Биологи, занимающиеся борьбой с малярией, уже давно знают, что популяции комаров часто становятся устойчивыми к инсектицидам, предназначенным для их уничтожения, но в статье, опубликованной в журнале PNAS, исследователи изучают реакцию различных насекомых, рептилий, земноводных и млекопитающих. к давлению естественного отбора в виде сердечных гликозидов — токсинов, вырабатываемых некоторыми растениями и жабами для защиты от хищников.
Д-р Ник Кейсвелл из подразделения исследования ядов Алистера Рида LSTM является одним из ведущих авторов статьи. Работая с коллегами из Ливерпульского университета и учреждений в Австралии и Израиле, он обнаружил, что эволюция устойчивости к токсинам у всех животных, которые едят эти токсин-продуцирующие растения и жаб, является результатом очень похожих молекулярных изменений в одном регионе. одного конкретного гена, показывая, что ответы на выборочный вызов могут привести к очень предсказуемым эволюционным ответам.
Фундаментальные дебаты в биологии заключаются в том, непредсказуема ли эволюция из-за участия случайных переменных или ее можно ограничить предсказуемыми путями.
Конвергентная эволюция, когда аналогичные изменения происходят у неродственных видов, играет центральную роль в этих дебатах, но примеры конвергенции редки на молекулярном уровне и ранее были ограничены группами родственных видов. Однако в этом исследовании было обнаружено, что у всех сильно различающихся изученных животных устойчивость к токсинам развивалась из-за двух аминокислотных изменений в определенной части одного гена.
Этот конкретный ген продуцирует белок, который является важным компонентом сайта связывания сердечных гликозидов, а аминокислотные изменения, обнаруженные у устойчивых видов, препятствуют связыванию сердечных гликозидов и, следовательно, являются токсичными. Тот факт, что эти изменения вызваны давлением естественного отбора, еще больше подчеркивается тем, что ящерицы варанид, которые мигрировали в районы, свободные от жаб, снова стали восприимчивыми к токсинам.
Доктор Кейсвелл сказал: «Повторяемость процесса, благодаря которому существа из разных частей животного царства стали устойчивыми к этим токсинам, демонстрирует, что при определенных обстоятельствах эволюция может быть ограничена очень предсказуемыми путями.
Учитывая негативное воздействие на местные виды в Австралии после интродукции тростниковой жабы и тот факт, что токсичные жабы теперь вторгаются в другие биоразнообразные среды, свободные от жаб, наша работа может предоставить простой метод для проверки уязвимости местных видов к агрессивным токсичным жабам. Повторяемость эволюции в этой системе позволит нам легко определить, какие виды имеют восприимчивые или устойчивые версии гена, тем самым позволяя защитникам природы уделять приоритетное внимание защите видов, подвергающихся высокому риску, и принимать необходимые профилактические меры."