Исследование иллюстрирует генетическую основу эволюции, в том числе то, как гены могут переходить от одного вида к другому, и как различные версии гена внутри вида могут способствовать образованию совершенно новых видов, сообщают исследователи в журнале Nature. Исследование было опубликовано в Интернете 11 февраля, за день до дня рождения Дарвина, который изучал зябликов во время путешествия 1835 года, которое привело его к публикации основополагающей работы по эволюции «Происхождение видов» в 1859 году.
«Теперь мы знаем больше о генетической основе наших эволюционных исследований, и это весьма удовлетворительное и очень захватывающее открытие после всех этих лет», — сказал Питер Грант, профессор зоологии Принстонского класса 1877 года, почетный профессор экологии и экологии. эволюционная биология, заслуженный. Вместе с соавтором и женой Б. Розмари Грант, старшим биологом в области экологии и эволюционной биологии, Грант в течение 40 лет изучал зябликов на засушливых скалистых островах Дафна Майор и Дженовеза в архипелаге Галапагосские острова.
Последнее исследование показывает, как эволюция происходит прерывисто и беспорядочно, с множеством возможностей для распространения генов у разных видов и создания новых линий. При правильных условиях, таких как изоляция от первоначальной популяции и накопление генетических различий, эти линии могут в конечном итоге развиться в совершенно новые виды.Работая с образцами ДНК, собранными Грантами, исследователи из Упсалы определили ген, влияющий на форму клюва, сравнив геномы 120 птиц, всех представителей 15 видов, известных как «зяблики Дарвина».
Они обнаружили участок ДНК, который выглядел по-разному у видов с тупыми клювами, таких как большой наземный зяблик (Geospiza magnirostris), по сравнению с видами с заостренными клювами, такими как большой кактусовый зяблик (G. conirostris).В этом участке ДНК исследователи обнаружили ген, известный как ALX1, который ранее был идентифицирован у людей и мышей как связанный с формированием черт лица. Мутации, инактивирующие этот ген, вызывают серьезные врожденные дефекты у человека.«Это интересный пример, когда легкие мутации в гене, который имеет решающее значение для нормального развития, приводят к фенотипической [наблюдаемой] эволюции», — сказал ведущий исследователь Лейф Андерссон, профессор функциональной геномики в Упсальском университете, Шведском университете сельскохозяйственных наук и Техасский университет AM.
Но наиболее захватывающим и интересным открытием исследования, по словам Андерссона, было то, что ген также различается у представителей одного и того же вида. Например, к виду среднего наземного зяблика (G. fortis) относятся одни птицы с тупым клювом, а другие — с заостренным.Это открытие важно, потому что оно показывает, как может происходить эволюция, сказал Питер Грант. Внутри вида, когда у некоторых особей есть особенность, которая помогает им выживать — например, тупой клюв, который позволяет им взламывать прочные покровы семян — они передают гены этого признака своему потомству, тогда как особи с заостренным клювом умрет. «Это генетическая вариация, на которую может работать естественный отбор», — сказал он.
Форма и размер клюва имеют решающее значение для выживания вьюрков на островах, которые периодически испытывают сильные засухи, дожди, вызванные Эль-Ниньо, и вулканическую активность. Птицы используют свои клювы как инструменты, чтобы взламывать твердые и древесные покровы семян, вытаскивать насекомых из веток и глотать нектар из цветков кактуса. Во время засухи птица, которая может добывать пищу из нескольких источников, выживет, а другие птицы — нет.В течение последних четырех десятилетий Гранты и их исследовательская группа обнаружили, что форма и размер клюва сыграли значительную роль в эволюции видов вьюрков посредством естественного отбора, когда на Дафну Мажор в 1977, 1985 и 2004 годах обрушились засухи. «Теперь у нас есть генетический код. подкрепление того, что мы видели трижды за последние 40 лет », — сказала Розмари Грант.
Исследование Nature также дополняет то, что известно о том, как гены передаются от одного вида к другому, когда особи двух близкородственных видов спариваются. Хотя у многих видов птиц полученные птенцы будут бесплодными, гибридное потомство галапагосских вьюрков может спариваться с особью любого из двух родительских видов. Получившиеся птенцы будут идентифицировать себя с одним или другим родительским видом по песне и внешнему виду, но они будут нести гены от обоих родителей.
Благодаря этому процессу, известному как поток генов или интрогрессия, генетический материал может перемещаться между видами и способствовать развитию новых видов. Гранты показали, что поток генов происходил у зябликов Дафны Мейджор в течение последних 40 лет, но новое исследование нашло обширные доказательства потока генов на протяжении примерно 1 миллиона лет, в течение которых птицы населяли архипелаг, что помогло исследователям. обновить свое понимание того, как линии преемственности расходились с течением времени.
«Мы смогли получить гораздо более уверенную оценку, — сказал Питер Грант, — какие виды старые, а какие молодые, а также временной ход эволюции».