Проповеди об эволюции: что узнали про мушек, актиний, дикинсонию и других в 2018 году
Много всякого интересного понаоткрывали в эволюционной биологии в 2018 году. Нелегко потому пришлось Александру Владимировичу - надо было выбрать всего-то десяточек самых сочных работ :-))) И набралось 14: 7 из них, не имеющие отношения к человеку, были сегодня раскрыты максимально подробно (насколько это возможно для краткой - всего-то двухчасовой, сарказма нет - лекции). 7 "человеческих" - быстренько перечислены. Что до "человеческих" - во-первых, в понедельник будет лекция Станислава Дробышевского о палеоантропологических итогах года, где что-то непременно будет разобрано потщательнее (кстати, постараюсь осветить, но это получится несколько позже самой лекции; на ней самой не поприсутствую, да и с оплатой трансляции у меня байда какая-то - так что сделаю конспектик на основе видео, которое выложат на YouTube). Во-вторых, все они были упомянуты в курсе "Эволюция человека", прошедшем только что. За мзду можно заполучить все видео курса (обращайтесь в АРХЭ), а потом особо извращённые искушённые натуры могут ознакомиться и с моими обзорами. В-третьих, все, и "человеческие", и "нечеловеческие" работы (как упомянутые, так и нет) - как всегда, многобуквенно, качественно и детализированно - были обозрены Марковым на "Элементах".
А тут - авторский взгляд вашего покорного слуги. Как всегда, с почётного места в первом ряду. Которое я могла и не занять - народу было много, и приходил он загодя! :-)))
Кинокомпания "Коламбия Пикчерз" представляет...
Сразу же цитирую Александра Владимировича: "много сложных [работ], требующих долгих нудных объяснений"...(я про себя хохотнула, простите; не знаете вы, видно, что такое по-настоящему нудные объяснения! От конкретных примеров, однако, воздержусь, не хочу никого обижать).
Старость не радость - и большинство геронтологов считает, что и в эволюционном смысле это так: дескать, сие неприятное явление является всего-то побочным эффектом ослабления отбора с возрастом, проявления отложенного действия накопленных за жизнь мутаций. А некоторые убеждены, что старение - это таки адаптация.
(Немного подробнее о старении было в одной из лекций курса "Введение в эволюционную биологию").
Так вот, если соблюдается несколько условий - а именно: раз - дефицит ресурсов, два - ресурсы эти после смерти особи должны достаться её ближайшим родственникам (наследование ресурсов) и три - плодовитость с возрастом должна резко падать, то поддерживается отбором именно быстрое старение! У знаменитой, [казалось бы,] вдоль и поперёк изученной нематоды Caenorhabditis elegans соблюдаются все три условия, да ещё как. Живёт она на маленьких островках гниющей растительности, занести её туда может разве что счастливая случайность. Дефицит ресурсов! Дальше - у нематоды два пола, самцы и гермафродиты. В природе обычно встречаются гермафродиты. Причём гермафродиты такие, которые могут оплодотворять разве что сами себя - перекрёстно не получается (оказывается, гермафродитизм был "слеплен" отбором наспех, коряво, по принципу "и так сойдёт!"). Да и смысл - мало шансов, что на субстрат попадут две особи. Попадает одна - ест, размножается - помирает - ресурсы достаются самым прямым на свете потомкам! Ну и последнее - у нематоды и правда резко снижается плодовитость, да ещё и жизнеспособность с возрастом; в начале производится определённое количество спермиев, потом - яйцеклеток, быстренько всё идёт в дело, а потом...у бедного червячка деградирует всё, что только можно - перестают поправляться всякие косяки в сворачивающихся белках (называется это красиво - протеостатический коллапс), разрушается кишечник, нервная система (старую нематоду новым трюкам не научишь! :-))) Выглядит всё это так, будто отбор специально старался ускорить уход несчастного животного в мир иной. Так и есть - мутации в некоторых генах таки повышают продолжительность жизни нематод (да, в конце они всё равно дряхлеют - но не так и не поэтому)!
Какой-то новый смысл теперь приобретают комиксы про леммингов от Nichtlustig. (Да, они основаны на неверном представлении, но всё равно по-чёрному смешные). Если бы лемминги не могли далеко передвигаться, жили на каких-то островках зелёной травки, размножаться могла бы одна-единственная особь, да резко бы организм ломался...так бы, видно, всё и было :-)))
Цитирую Александра Владимировича: "Вторая работа - это вообще бред какой-то...но опубликована в Science..."
Кто-то скажет - вуайеризм, а кто-то - социальное обучение! :-)))
Прикол, на самом деле, в том, что зрение, по-видимому, в выборе партнёра у дрозофил мало какую роль играет. Вот феромоны (красиво именующиеся кутикулярными углеводородами), звуки (да, самцы дрозофил своеобразно...поют) - это другое дело! (Кстати, приятно было наблюдать, с какой теплотой Александр Владимирович об этом всём рассказывал...)
Вот и мне стало интересно - что со зрением, тем более цветовым, у мушек? Насчёт цвета - похоже, они не видят красный цвет (зато видят ультрафиолет и даже предпочитают его; популярно о вопросе - тут и тут). Значит, розовые самцы для мушек - не розовые вовсе...:-)))
А что вообще до восприятия окружающего мира фасеточными глазами...не воспринимайте всерьёз те картинки, когда муха видит одно и то же сто раз! И даже забавную версию из мультсериала "Букашки". На самом деле насекомые видят мир, так сказать, в низком качестве, с большими пикселями. Вот ещё работа на тему, гораздо сложнее, но где мир с точки зрения мушки показан более наглядно.
Ну да ладно, смысл тут в другом. Девственные мушки-вуайеристы (вуайеристки, пардон!) оказываются конформистами, даже если с одними самцами (например, зелёными) спаривается ненамного больше самок-демонстраторов.
После лекции был интересный вопрос - а что, если бы демонстраторов было не 6, а, скажем, 50, и из них 26 предпочитали одних самцов, а 24 - других? Проявлялся бы тот же конформизм? Вряд ли девственную мушку можно заставить обойти 50 окошек, за которыми происходит непотребство...вместо этого, как заметил Александр Владимирович, можно показать ей кино! На одном экране - сразу 50 спаривающихся пар! Порнографическая мозаика, прости господи! :-)))
Думаю, французы могут именно этим и заняться. Это в их духе. (Подкалывая французов, я основываюсь на их юморе: почему-то подавляющее большинство французских анекдотов ужасно похабны, физиологичны и толком не смешны. Знаю только один смешной...и тот немного с пошлецой. Кому интересно - спросите, напишу, тут не об этом...)
Ещё о криворукости и спешке, на которую способен естественный отбор. Не надо было бабочкам так быстро - в течение нескольких лет - становиться узкими специалистами! "И так сойдёт", "после нас - хоть потоп" - всё это про эволюцию :-)))
Внезапно - внимание, орнитоцентризм! Антропогенный ландшафт - это благодатнейший материал для возникновения подобного рода ситуаций даже у сравнительно гибких в поведении птиц. Слишком привыкли, например, к культурному ландшафту малые черноголовые дубоносы на Дальнем Востоке. И поплатились за это - впрочем, иным макаром, нежели бабочки: дело в том, что в населённых пунктах и возле них процветают врановые, и они-то замечательно потеснили (и, думается мне, поели яйца и птенцов) дубоносов. В итоге дубоносы вернулись в исконные местообитания, вроде бы успешно - но, минутка отсебятины, если бы просидели они в антропогенном ландшафте подольше и, скажем, привязались бы к какому-нибудь одному источнику корма - было бы им гораздо труднее это сделать. Забавно, но снижение численности - казалось бы! - уж такой из себя умной и приспособляющейся ко всему птицы, серой вороны, в Москве связывают, в числе прочего, и с переоборудованием пунктов сбора бытового мусора; проще говоря - вороны слишком привыкли к открытым помойкам! Та же ситуация была и у галок в трудные для населения годы, когда пищевых отходов стало мало. Маловероятно, на мой личный предвзятый взгляд, что городские врановые могут дойти до истинной эволюционной ловушки и быстро вымереть со, скажем, исчезновением людей - но обращать внимание на такие тенденции, мне кажется, стоит.
Кстати, история с бабочками закончилась...относительно хорошо. Прилетели новые. И подорожником они пока не интересуются :-)))
Вот почему, походу, позвоночные полезли на сушу, освоили самые разные экологические ниши и - цитирую - "породили вроде как разумный вид"!
Вообще, дупликация - хороший пендель для эволюционных новшеств, дающий большую свободу творчества. Скажем, какой-то предковый ген выполнял какую-то функцию в одном экземпляре. Мутации в этом гене нежелательны - сломают. А вот если копий гена будет две - а тем более, четыре - можно оставить одну копию для старой функции, а одну (три) другую (других) приспособить для чего-то ещё, порой - совершенно нового (хорошие примеры были в одной из лекций курса "Введение в эволюционную биологию".
Теперь - о том, как это всё назвать. Я уже когда-то давала ссылку на толковое разъяснение вопроса об ортологах и паралогах. Так вот, здесь мы имеем дело не с копиями одного гена (кои назывались бы просто паралогами), а с копиями целых геномов. Гены, оказавшиеся в такой ситуации, назвали онологами в честь генетика Сусуму Оно. Помимо всего прочего, кстати, именно он ввёл в оборот термин "мусорная ДНК". Убила кратенькая статья о нём в русскоязычной Википедии. "Любил лошадей. Имел PhD по ветеринарии"...хоть бы ту же "мусорную ДНК" вспомнили...м-да.
Это - упрощённое филогенетическое древо хордовых. Л - ланцетники, отщепились раньше всех. О - оболочники. П - позвоночные. И вот на пути к позвоночным и произошло две полногеномные дупликации.
Ни одна молекула не ускользнула от внимания исследователей! Умеют же молекулярщики...
Таким образом, у позвоночных работа белок-кодирующих (чуть не написала - классических, каноничных :-))) генов регулируется весьма запутанными окольными путями, ради которых и стоило "заморочиться" учетверением генома!
Вот занимательная вещь, упомянутая вскользь. В школьных (да и вузовских, чего уж мелочиться) учебниках мы до сих пор видим знаменитую идеализированную картинку Геккеля, на которой показано сходство эмбрионов различных классов позвоночных на разных стадиях стадиях развития. И получалось, что на самых ранних стадиях сходство (морфологическое) выше всего. А оно не так! И морфологическое сходство, и сходство по генетической регуляции развития выше где-то условно посередине! Именно тогда закладываются основы плана строения тела. На самых ранних стадиях идёт, грубо говоря, наращивание количества клеток, и там план строения не особо важен, а уже на поздних этапах работают более специализированные, молодые гены. Подробнее и толковее - тут.
Снова цитирую Александра Владимировича: "нагло расскажу про собственную работу"...
Но начинается всё с лирического вступления: как-то раз смоделировали на родимой дрозофиле, по сути, сценарий видообразования "в пробирке". Вроде как мушки, приспособившиеся к одному плохому корму - вернее, чьи предки приспособились к плохому корму; последнее поколение выращивали на нормальном корме - предпочитали не скрещиваться с мушками, чьи предки привыкли к другому. Красота! Кстати, потом ещё и обнаружили, что большую роль в формировании предпочтений у мушек играет кишечная микрофлора.
И попыталась бравая команда под руководством нашего замечательного лектора воспроизвести тот же результат. Были мушки, которых выращивали на неоптимальных кормах, были нормальные. В "четвёрках", когда встречались нормальные мушки и - простите, что так их назову, красного словца ради - недокормыши - по паре, была вроде как та самая положительная ассортативность: нормальные спаривались с нормальными, недокормыши - с недокормышами. (Учитывалось первое спаривание, потому что после него у оставшейся пары мушек выбора уже не было). А вот в "тройках", когда на выбор самцу/самке давали двух разных особей противоположного пола, преимущество получали нормальные мушки.
А в одном эксперименте с "тройками" вообще мушкам было как-то всё равно - половина спаривалась с нормальными, половина - с недокормышами.
Что ж получилось? По-видимому, дело не в "истинной" положительной ассортативности, а в том, что нормальные мушки просто-напросто сильнее, энергичнее и тому подобное. А может, что-то ещё влияет.
Разочарование? На мой личный предвзятый взгляд, это куда более интересный результат, чем классический! Может, результат эстетически не столь привлекателен, наш мозг любит симметрию :-)))...но зато всё неоднозначно и заставляет задуматься!
В общем-то, многие догадывались, что странные, ни на кого из ныне живущих организмов проартикуляты - это животные, пусть и необычные (а то некоторые пытались их относить даже к лишайникам, некоторые предполагают, что это нечто вроде слизевиков - чего-то между грибами и животными). Но теперь удалось остроумным способом доказать животную сущность проартикулят.
Вообще, удивительно, что можно делать далеко идущие выводы из сохранившихся в течение 500 с лишним миллионов лет молекул! Мораль - не плюйте на асфальт! Спустя много веков вычислят! :-)))
Не все, конечно, согласились с результатами. Появилась, например, длинностатья под заголовком "Почему дикинсония скорее всего не была вендским животным". И один из самых главных аргументов против "животности" проартикулят - это их знаменитая симметрия скользящего отражения. Но, как мы увидим позже, в принципе нет ничего такого некошерного в данном типе симметрии; более того, стоит напомнить, что были найдены и проартикуляты с вполне обычной двусторонней симметрией (по-моему, на этой картинке как раз вполне классически симметричная дикинсония, не вижу особого сдвига), преимущественно молодые.
Глубокая гомология, товарищи, между стрекающими и двусторонне-симметричными! Дальше это будет показано красивой картинкой.
Очень наглядно - принцип экспрессии знаменитых Hox-генов. Рассмотрим на примере двусторонне-симметричного животного: в голове ничего такого не экспрессируется, голова есть голова :-))) А вот дальше - как бы вы, уважаемый читатель, не открещивались, но идут сегменты. (Хотя для того, чтобы понять, что мы вполне сегментированные животные, достаточно посмотреть на позвоночник). В первом сегменте экспрессируется первый Hox-ген. Во втором - первый и второй. В третьем - первый, второй и третий. В четвёртом...ну, как в том старом анекдоте, "...седьмой верблюд смотрит в затылок шестому. А теперь переходим к картине "Тридцать три богатыря"...". И примерно тоже, но в другом направлении - у актиний; не всего тела развитие регулируется у них Hox-генами, а гастральных карманов, некоторые из которых ещё и дают в итоге щупальца.
И делаются даже далеко идущие выводы о том, что и книдарий, и билатерий можно объединить в общую группу метамеров.
Итак, то, что соответствует нашему переду-заду, у актинии, по сути, замкнуто в кольцо и окружает рот. На самом деле низ, подошва у актинии - это не зад, а спина, а верх с щупальцами - не перед, а брюхо. Интригую? Да! Погодите немножко!
Нагляднее и подробнее о том, где именно какой Hox-ген работает. Не так уж часто, по-моему, в природе бывает, чтобы так всё было ровненько и красиво!
Помните про порядок экспрессии Hox-генов? Так вот, если, например, во втором сегменте отрубить второй Hox-ген, получится копия первого сегмента, потому что первый-то там будет работать. И можно получать всяких своеобразных - в чём-то даже красивых! - мутантов. Называются такие мутации гомеозисными.
Вот почему подошва актинии - это спина! Предок перевернулся! Кстати, такого рода перевороты в истории жизни на Земле уже случались. Вскрывали ли вы когда-нибудь, уважаемый читатель, огромного заформалиненного таракана-архимандрита? Не для слабонервных, осторожно...
Я - да, на первом курсе. И знаете, что вы находите, вскрыв его со спинной стороны? Сердце, коллеги! Надо было это сфотографировать, ну да ладно (обойдётесь :-))).
Так вот, а вскрывая позвоночных животных (что я делаю и в настоящее время в связи с увлечением таксидермией), я сердце нахожу на брюшной стороне.
Ни для кого не секрет, что позвоночные - да и все хордовые - произошли от беспозвоночных, у которых план строения был в этом плане больше схож с условно тараканьим. А потом предок хордовых взял и перевернулся! Хорошо об этой истории - и о её доказательствах - рассказано в такой статье.
Кстати, а вот и та самая статья Малахова о происхождении билатерий. Толково, наглядно!
И снова о проартикулятах. Возможно, эти забавные тварюшки сохранили черты - внимание - того самого последнего общего предка книдарий и билатерий! Он-то, похоже, жил раньше проартикулят (судя по молекулярным часам) - почему и не породить такую, скорее всего, тупиковую, но занятную веточку?
Наверняка у проартикулят тоже были Hox-гены! И тут позволю себе на десерт минутку большой отсебятины: да, вряд ли мы когда-нибудь раздобудем ДНК из таких древностей (хотя, быть может, какой-нибудь будущий новый Сванте Пеэбо над этими словами посмеётся!), но, может, получится каким-то образом прикинуть, какой она была, эта ДНК, в общих чертах, воссоздать её и попробовать такую штукенцию вырастить? Было бы интересно :-)))
Вопросов после лекции было полно, но большинство я уже упомянула в ходе рассказа. Но вот один интересный из неописанных: какую эволюционную роль может играть отсутствие кроссинговера у самцов дрозофил (чего не знала, того не знала, каюсь)? Александр Владимирович высказал предположение, что, поскольку у самцов дрозофил та же ситуация с полом, как у нас - XY, две разные хромосомы - они не должны рекомбинироваться; но если у тех же млекопитающих выработались механизмы, препятствующие кроссинговеру конкретно там, то у дрозофил могло просто так случиться, что оказался под запретом кроссинговер вообще. Вставлю крохотулечную минутку отсебятины - не может ли это ещё быть связано с тем, что у дрозофил хромосом - раз-два и обчёлся (4 пары)?
Хотите больше? Помимо упомянутых обзоров каждой работы, рекомендую - разумеется! - и видеозапись самой лекции, которую обязательно выложат на YouTube.
А ещё напоминаю, что 6 февраля будет, как выразился сам Александр Владимирович, "душераздирающая история" о том, как коэволюционировали мозг человека и культура :-)))
А тут - авторский взгляд вашего покорного слуги. Как всегда, с почётного места в первом ряду. Которое я могла и не занять - народу было много, и приходил он загодя! :-)))
Кинокомпания "Коламбия Пикчерз" представляет...
Сразу же цитирую Александра Владимировича: "много сложных [работ], требующих долгих нудных объяснений"...(я про себя хохотнула, простите; не знаете вы, видно, что такое по-настоящему нудные объяснения! От конкретных примеров, однако, воздержусь, не хочу никого обижать).
Старость не радость - и большинство геронтологов считает, что и в эволюционном смысле это так: дескать, сие неприятное явление является всего-то побочным эффектом ослабления отбора с возрастом, проявления отложенного действия накопленных за жизнь мутаций. А некоторые убеждены, что старение - это таки адаптация.
(Немного подробнее о старении было в одной из лекций курса "Введение в эволюционную биологию").
Так вот, если соблюдается несколько условий - а именно: раз - дефицит ресурсов, два - ресурсы эти после смерти особи должны достаться её ближайшим родственникам (наследование ресурсов) и три - плодовитость с возрастом должна резко падать, то поддерживается отбором именно быстрое старение! У знаменитой, [казалось бы,] вдоль и поперёк изученной нематоды Caenorhabditis elegans соблюдаются все три условия, да ещё как. Живёт она на маленьких островках гниющей растительности, занести её туда может разве что счастливая случайность. Дефицит ресурсов! Дальше - у нематоды два пола, самцы и гермафродиты. В природе обычно встречаются гермафродиты. Причём гермафродиты такие, которые могут оплодотворять разве что сами себя - перекрёстно не получается (оказывается, гермафродитизм был "слеплен" отбором наспех, коряво, по принципу "и так сойдёт!"). Да и смысл - мало шансов, что на субстрат попадут две особи. Попадает одна - ест, размножается - помирает - ресурсы достаются самым прямым на свете потомкам! Ну и последнее - у нематоды и правда резко снижается плодовитость, да ещё и жизнеспособность с возрастом; в начале производится определённое количество спермиев, потом - яйцеклеток, быстренько всё идёт в дело, а потом...у бедного червячка деградирует всё, что только можно - перестают поправляться всякие косяки в сворачивающихся белках (называется это красиво - протеостатический коллапс), разрушается кишечник, нервная система (старую нематоду новым трюкам не научишь! :-))) Выглядит всё это так, будто отбор специально старался ускорить уход несчастного животного в мир иной. Так и есть - мутации в некоторых генах таки повышают продолжительность жизни нематод (да, в конце они всё равно дряхлеют - но не так и не поэтому)!
Какой-то новый смысл теперь приобретают комиксы про леммингов от Nichtlustig. (Да, они основаны на неверном представлении, но всё равно по-чёрному смешные). Если бы лемминги не могли далеко передвигаться, жили на каких-то островках зелёной травки, размножаться могла бы одна-единственная особь, да резко бы организм ломался...так бы, видно, всё и было :-)))
Цитирую Александра Владимировича: "Вторая работа - это вообще бред какой-то...но опубликована в Science..."
Кто-то скажет - вуайеризм, а кто-то - социальное обучение! :-)))
Прикол, на самом деле, в том, что зрение, по-видимому, в выборе партнёра у дрозофил мало какую роль играет. Вот феромоны (красиво именующиеся кутикулярными углеводородами), звуки (да, самцы дрозофил своеобразно...поют) - это другое дело! (Кстати, приятно было наблюдать, с какой теплотой Александр Владимирович об этом всём рассказывал...)
Вот и мне стало интересно - что со зрением, тем более цветовым, у мушек? Насчёт цвета - похоже, они не видят красный цвет (зато видят ультрафиолет и даже предпочитают его; популярно о вопросе - тут и тут). Значит, розовые самцы для мушек - не розовые вовсе...:-)))
А что вообще до восприятия окружающего мира фасеточными глазами...не воспринимайте всерьёз те картинки, когда муха видит одно и то же сто раз! И даже забавную версию из мультсериала "Букашки". На самом деле насекомые видят мир, так сказать, в низком качестве, с большими пикселями. Вот ещё работа на тему, гораздо сложнее, но где мир с точки зрения мушки показан более наглядно.
Ну да ладно, смысл тут в другом. Девственные мушки-вуайеристы (вуайеристки, пардон!) оказываются конформистами, даже если с одними самцами (например, зелёными) спаривается ненамного больше самок-демонстраторов.
После лекции был интересный вопрос - а что, если бы демонстраторов было не 6, а, скажем, 50, и из них 26 предпочитали одних самцов, а 24 - других? Проявлялся бы тот же конформизм? Вряд ли девственную мушку можно заставить обойти 50 окошек, за которыми происходит непотребство...вместо этого, как заметил Александр Владимирович, можно показать ей кино! На одном экране - сразу 50 спаривающихся пар! Порнографическая мозаика, прости господи! :-)))
Думаю, французы могут именно этим и заняться. Это в их духе. (Подкалывая французов, я основываюсь на их юморе: почему-то подавляющее большинство французских анекдотов ужасно похабны, физиологичны и толком не смешны. Знаю только один смешной...и тот немного с пошлецой. Кому интересно - спросите, напишу, тут не об этом...)
Ещё о криворукости и спешке, на которую способен естественный отбор. Не надо было бабочкам так быстро - в течение нескольких лет - становиться узкими специалистами! "И так сойдёт", "после нас - хоть потоп" - всё это про эволюцию :-)))
Внезапно - внимание, орнитоцентризм! Антропогенный ландшафт - это благодатнейший материал для возникновения подобного рода ситуаций даже у сравнительно гибких в поведении птиц. Слишком привыкли, например, к культурному ландшафту малые черноголовые дубоносы на Дальнем Востоке. И поплатились за это - впрочем, иным макаром, нежели бабочки: дело в том, что в населённых пунктах и возле них процветают врановые, и они-то замечательно потеснили (и, думается мне, поели яйца и птенцов) дубоносов. В итоге дубоносы вернулись в исконные местообитания, вроде бы успешно - но, минутка отсебятины, если бы просидели они в антропогенном ландшафте подольше и, скажем, привязались бы к какому-нибудь одному источнику корма - было бы им гораздо труднее это сделать. Забавно, но снижение численности - казалось бы! - уж такой из себя умной и приспособляющейся ко всему птицы, серой вороны, в Москве связывают, в числе прочего, и с переоборудованием пунктов сбора бытового мусора; проще говоря - вороны слишком привыкли к открытым помойкам! Та же ситуация была и у галок в трудные для населения годы, когда пищевых отходов стало мало. Маловероятно, на мой личный предвзятый взгляд, что городские врановые могут дойти до истинной эволюционной ловушки и быстро вымереть со, скажем, исчезновением людей - но обращать внимание на такие тенденции, мне кажется, стоит.
Кстати, история с бабочками закончилась...относительно хорошо. Прилетели новые. И подорожником они пока не интересуются :-)))
Вот почему, походу, позвоночные полезли на сушу, освоили самые разные экологические ниши и - цитирую - "породили вроде как разумный вид"!
Вообще, дупликация - хороший пендель для эволюционных новшеств, дающий большую свободу творчества. Скажем, какой-то предковый ген выполнял какую-то функцию в одном экземпляре. Мутации в этом гене нежелательны - сломают. А вот если копий гена будет две - а тем более, четыре - можно оставить одну копию для старой функции, а одну (три) другую (других) приспособить для чего-то ещё, порой - совершенно нового (хорошие примеры были в одной из лекций курса "Введение в эволюционную биологию".
Теперь - о том, как это всё назвать. Я уже когда-то давала ссылку на толковое разъяснение вопроса об ортологах и паралогах. Так вот, здесь мы имеем дело не с копиями одного гена (кои назывались бы просто паралогами), а с копиями целых геномов. Гены, оказавшиеся в такой ситуации, назвали онологами в честь генетика Сусуму Оно. Помимо всего прочего, кстати, именно он ввёл в оборот термин "мусорная ДНК". Убила кратенькая статья о нём в русскоязычной Википедии. "Любил лошадей. Имел PhD по ветеринарии"...хоть бы ту же "мусорную ДНК" вспомнили...м-да.
Это - упрощённое филогенетическое древо хордовых. Л - ланцетники, отщепились раньше всех. О - оболочники. П - позвоночные. И вот на пути к позвоночным и произошло две полногеномные дупликации.
Ни одна молекула не ускользнула от внимания исследователей! Умеют же молекулярщики...
Таким образом, у позвоночных работа белок-кодирующих (чуть не написала - классических, каноничных :-))) генов регулируется весьма запутанными окольными путями, ради которых и стоило "заморочиться" учетверением генома!
Вот занимательная вещь, упомянутая вскользь. В школьных (да и вузовских, чего уж мелочиться) учебниках мы до сих пор видим знаменитую идеализированную картинку Геккеля, на которой показано сходство эмбрионов различных классов позвоночных на разных стадиях стадиях развития. И получалось, что на самых ранних стадиях сходство (морфологическое) выше всего. А оно не так! И морфологическое сходство, и сходство по генетической регуляции развития выше где-то условно посередине! Именно тогда закладываются основы плана строения тела. На самых ранних стадиях идёт, грубо говоря, наращивание количества клеток, и там план строения не особо важен, а уже на поздних этапах работают более специализированные, молодые гены. Подробнее и толковее - тут.
Снова цитирую Александра Владимировича: "нагло расскажу про собственную работу"...
Но начинается всё с лирического вступления: как-то раз смоделировали на родимой дрозофиле, по сути, сценарий видообразования "в пробирке". Вроде как мушки, приспособившиеся к одному плохому корму - вернее, чьи предки приспособились к плохому корму; последнее поколение выращивали на нормальном корме - предпочитали не скрещиваться с мушками, чьи предки привыкли к другому. Красота! Кстати, потом ещё и обнаружили, что большую роль в формировании предпочтений у мушек играет кишечная микрофлора.
И попыталась бравая команда под руководством нашего замечательного лектора воспроизвести тот же результат. Были мушки, которых выращивали на неоптимальных кормах, были нормальные. В "четвёрках", когда встречались нормальные мушки и - простите, что так их назову, красного словца ради - недокормыши - по паре, была вроде как та самая положительная ассортативность: нормальные спаривались с нормальными, недокормыши - с недокормышами. (Учитывалось первое спаривание, потому что после него у оставшейся пары мушек выбора уже не было). А вот в "тройках", когда на выбор самцу/самке давали двух разных особей противоположного пола, преимущество получали нормальные мушки.
А в одном эксперименте с "тройками" вообще мушкам было как-то всё равно - половина спаривалась с нормальными, половина - с недокормышами.
Что ж получилось? По-видимому, дело не в "истинной" положительной ассортативности, а в том, что нормальные мушки просто-напросто сильнее, энергичнее и тому подобное. А может, что-то ещё влияет.
Разочарование? На мой личный предвзятый взгляд, это куда более интересный результат, чем классический! Может, результат эстетически не столь привлекателен, наш мозг любит симметрию :-)))...но зато всё неоднозначно и заставляет задуматься!
В общем-то, многие догадывались, что странные, ни на кого из ныне живущих организмов проартикуляты - это животные, пусть и необычные (а то некоторые пытались их относить даже к лишайникам, некоторые предполагают, что это нечто вроде слизевиков - чего-то между грибами и животными). Но теперь удалось остроумным способом доказать животную сущность проартикулят.
Вообще, удивительно, что можно делать далеко идущие выводы из сохранившихся в течение 500 с лишним миллионов лет молекул! Мораль - не плюйте на асфальт! Спустя много веков вычислят! :-)))
Не все, конечно, согласились с результатами. Появилась, например, длинностатья под заголовком "Почему дикинсония скорее всего не была вендским животным". И один из самых главных аргументов против "животности" проартикулят - это их знаменитая симметрия скользящего отражения. Но, как мы увидим позже, в принципе нет ничего такого некошерного в данном типе симметрии; более того, стоит напомнить, что были найдены и проартикуляты с вполне обычной двусторонней симметрией (по-моему, на этой картинке как раз вполне классически симметричная дикинсония, не вижу особого сдвига), преимущественно молодые.
Глубокая гомология, товарищи, между стрекающими и двусторонне-симметричными! Дальше это будет показано красивой картинкой.
Очень наглядно - принцип экспрессии знаменитых Hox-генов. Рассмотрим на примере двусторонне-симметричного животного: в голове ничего такого не экспрессируется, голова есть голова :-))) А вот дальше - как бы вы, уважаемый читатель, не открещивались, но идут сегменты. (Хотя для того, чтобы понять, что мы вполне сегментированные животные, достаточно посмотреть на позвоночник). В первом сегменте экспрессируется первый Hox-ген. Во втором - первый и второй. В третьем - первый, второй и третий. В четвёртом...ну, как в том старом анекдоте, "...седьмой верблюд смотрит в затылок шестому. А теперь переходим к картине "Тридцать три богатыря"...". И примерно тоже, но в другом направлении - у актиний; не всего тела развитие регулируется у них Hox-генами, а гастральных карманов, некоторые из которых ещё и дают в итоге щупальца.
И делаются даже далеко идущие выводы о том, что и книдарий, и билатерий можно объединить в общую группу метамеров.
Итак, то, что соответствует нашему переду-заду, у актинии, по сути, замкнуто в кольцо и окружает рот. На самом деле низ, подошва у актинии - это не зад, а спина, а верх с щупальцами - не перед, а брюхо. Интригую? Да! Погодите немножко!
Нагляднее и подробнее о том, где именно какой Hox-ген работает. Не так уж часто, по-моему, в природе бывает, чтобы так всё было ровненько и красиво!
Помните про порядок экспрессии Hox-генов? Так вот, если, например, во втором сегменте отрубить второй Hox-ген, получится копия первого сегмента, потому что первый-то там будет работать. И можно получать всяких своеобразных - в чём-то даже красивых! - мутантов. Называются такие мутации гомеозисными.
Вот почему подошва актинии - это спина! Предок перевернулся! Кстати, такого рода перевороты в истории жизни на Земле уже случались. Вскрывали ли вы когда-нибудь, уважаемый читатель, огромного заформалиненного таракана-архимандрита? Не для слабонервных, осторожно...
Я - да, на первом курсе. И знаете, что вы находите, вскрыв его со спинной стороны? Сердце, коллеги! Надо было это сфотографировать, ну да ладно (обойдётесь :-))).
Так вот, а вскрывая позвоночных животных (что я делаю и в настоящее время в связи с увлечением таксидермией), я сердце нахожу на брюшной стороне.
Ни для кого не секрет, что позвоночные - да и все хордовые - произошли от беспозвоночных, у которых план строения был в этом плане больше схож с условно тараканьим. А потом предок хордовых взял и перевернулся! Хорошо об этой истории - и о её доказательствах - рассказано в такой статье.
Кстати, а вот и та самая статья Малахова о происхождении билатерий. Толково, наглядно!
И снова о проартикулятах. Возможно, эти забавные тварюшки сохранили черты - внимание - того самого последнего общего предка книдарий и билатерий! Он-то, похоже, жил раньше проартикулят (судя по молекулярным часам) - почему и не породить такую, скорее всего, тупиковую, но занятную веточку?
Наверняка у проартикулят тоже были Hox-гены! И тут позволю себе на десерт минутку большой отсебятины: да, вряд ли мы когда-нибудь раздобудем ДНК из таких древностей (хотя, быть может, какой-нибудь будущий новый Сванте Пеэбо над этими словами посмеётся!), но, может, получится каким-то образом прикинуть, какой она была, эта ДНК, в общих чертах, воссоздать её и попробовать такую штукенцию вырастить? Было бы интересно :-)))
Вопросов после лекции было полно, но большинство я уже упомянула в ходе рассказа. Но вот один интересный из неописанных: какую эволюционную роль может играть отсутствие кроссинговера у самцов дрозофил (чего не знала, того не знала, каюсь)? Александр Владимирович высказал предположение, что, поскольку у самцов дрозофил та же ситуация с полом, как у нас - XY, две разные хромосомы - они не должны рекомбинироваться; но если у тех же млекопитающих выработались механизмы, препятствующие кроссинговеру конкретно там, то у дрозофил могло просто так случиться, что оказался под запретом кроссинговер вообще. Вставлю крохотулечную минутку отсебятины - не может ли это ещё быть связано с тем, что у дрозофил хромосом - раз-два и обчёлся (4 пары)?
Хотите больше? Помимо упомянутых обзоров каждой работы, рекомендую - разумеется! - и видеозапись самой лекции, которую обязательно выложат на YouTube.
А ещё напоминаю, что 6 февраля будет, как выразился сам Александр Владимирович, "душераздирающая история" о том, как коэволюционировали мозг человека и культура :-)))