Чтобы выяснить генетические корни этих разветвленных растений, совместная исследовательская группа под руководством Кевина Уайта и Габриэля Хаддада из Чикагского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего обратилась к исследовательской рабочей лошадке, плодовой мушке, и определила кладезь новых генов. — в общей сложности более 100 генов, которые могут иметь решающее значение для высотной адаптации, более 40 подобных генов обнаружены у людей. Результаты были опубликованы в расширенном онлайн-издании Molecular Biology and Evolution.
Используя экспериментальную эволюцию с последующим секвенированием всего генома (получившее название «эволюция и повторная последовательность»), исследовательская группа вырастила три популяции плодовых мух в условиях сильной гипоксии на протяжении многих поколений. Секвенировав мух, толерантных к гипоксии (выживших только на 5% кислорода к 13-му поколению), они выявили 3800 отдельных мутаций, многие из которых картированы в 66 геномных областях, и отдали приоритет 99 генам-кандидатам у плодовых мух.
Многие из них были в первую очередь связаны с развитием дыхательной системы у плодовых мух. Кроме того, эксперименты по нокдауну генов мишеней значительно повысили выживаемость в тяжелых условиях гипоксии. «В честь легендарных альпинистов-шерп из Непала мы назвали три из ранее неназванных гена плодовых мух, участвующих в перестройке метаболизма, как Пасанг Лхаму, Тенцинг Норгей и Фурба Таши», — сказал Аашиш Джа, аспирант лаборатории Кевина Уайта и первый автор исследования.
Когда исследовательская группа изучила похожие гены в высокогорных популяциях, они обнаружили несколько отдельных мутационных различий между высокогорными человеческими популяциями и их соседями в низинах.Сравнительные данные людей из Анд (n = 10), шерпов (69), тибетцев (96) и эфиопских горцев (165) показали, что из 102 человеческих генов, похожих на 55 генов гипоксии у плодовой мухи, более 40, по-видимому, позволяют толерантность к гипоксии у шерпов, тибетцев и эфиопских горцев.
Меньшее количество (n = 21) генов было общим в андской популяции, что могло быть связано с небольшим размером выборки (всего 10 человек). Профессор Уайт объясняет: «Эти результаты показывают, что, к нашему удивлению, генетические вариации одних и тех же типов генов могут вызывать устойчивость к гипоксии как у людей, так и у плодовых мух. Этот результат означает, что даже через сотни миллионов лет эволюции организмы могут появиться на свету. при конвергентных решениях во время адаптации к аналогичным типам изменений окружающей среды ».