Команда исследователей из Университетов Чикаго, Висконсина и Небраски-Линкольна опровергла одну из классических гипотез эволюционной адаптации на примере плодовой мухи дрозофилы (Drosophila melanogaster). Учёные синтезировали древнюю версию одного из генов этого вида, создав трансгенных насекомых и показали, что мухи с «древними» генами нисколько не уступали современным. Это говорит о том, что естественный отбор никак не мог создать гены современных мух.
Проще говоря, биологи решили сначала «открутить время назад», чтобы понять, какими были гены плодовых мушек ранее, затем синтезировать один из них и внедрить его в геном насекомого, чтобы посмотреть, как при этом изменится его жизнь.
В дикой природе D. melanogaster питается продуктами брожения плодов (мелкие насекомые часто появляются и быстро размножаются там, где лежит подгнившие фрукт). Как известно, за расщепление спирта отвечает фермент алкогольдегидрогеназы (ADH). Учёные предположили, что именно кодируемый ADH фермент помог мушке приспособиться к высоким концентрациям спирта. Если способность перерабатывать спирт возникла и совершенствовалась в ходе естественного отбора, то, следовательно, у предков она была менее эффективна. Другими словами, у древних дрозофил этот фермент работал хуже.
Чтобы проверить данную гипотезу, которая следует из теории Ч. Дарвина, исследователи из США смоделировали варианты нуклеотидных последовательностей гена до и после того, как плодовая мушка приобрела толерантность к этанолу (предположительно 2–4 миллионов лет назад). Затем учёные синтезировали эти гены, инициировали их экспрессию и проверили способность полученных ферментов расщеплять спирты. В результате выяснилось, что изменения, которым геном плодовой мушки подвергся в процессе эволюции, не оказали особого влияния на работу фермента.
Тогда учёные встроили «древнюю» форму гена ADH в геном современных плодовых мушек и вывели тысячи модифицированных насекомых, чтобы проверить, как быстро они будут расщеплять этанол и сколько смогут прожить, если будут питаться гниющими плодами с высоким содержанием спиртов. Эксперименты показали, что плодовые мушки с более древней формой гена ADH перерабатывали этанол не хуже, чем насекомые с «последней версией» гена. Более того, они точно так же взрослели и размножались, питаясь едой с высоким содержанием спиртов. Как пояснил руководитель работы Джо Торнтон (Joe Thornton), гипотезу о влиянии каталитической активности гена ADH в своё время приняли, поскольку она была интуитивно привлекательной для объяснения молекулярной эволюции под влиянием естественного отбора.
Команда исследователей из США надеется, что новая методика получения организмов с более древними версиями генов станет так называемым золотым стандартом в этой области и в будущем поможет точно определить, где работает теория Дарвина.
Работа американских генетиков опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution https://www.nature.com/articles/s41559-016-0025
Комментарий: Данное исследование в очередной раз доказывает, что «древние» организмы имели настолько же совершенные геномы, что и современные. Никакой эволюции в сторону наибольшей приспособленности не наблюдается. В природе никогда не было неприспособленных или плохо приспособленных форм. Виды вымирали, но по степени приспособленности они нисколько не уступали выжившим.