Когда мы думаем об эволюции, мы часто думаем о медленных, постепенных изменениях, происходящих в течение миллионов лет. Однако новое исследование предполагает, что этот процесс может происходить довольно быстро, вызывая серьезные изменения в течение одного года в ответ на сезонные изменения.
Документ, описывающий это исследование, был опубликован на прошлой неделе и изучает эволюцию плодовых мушек на протяжении примерно 10 поколений, причем каждое поколение мух длится менее дюжины дней. По словам Сета Рудмана, доцента школы биологических наук Университета штата Вашингтон, хотя плодовые мушки, как известно, недолговечны, а расстояние между их поколениями крошечное, эволюция может происходить быстрее, чем предполагалось ранее, даже у долгоживущих организмов. и один из авторов статьи.
«За последние несколько десятилетий растет понимание того, что эволюция может происходить довольно быстро», — сказал он Арсу.
я просто хочу летать
Для нового исследования исследовательская группа выпустила 1000 плодовых мушек в 10 открытых вольеров. Вольеры были покрыты тонкой сеткой, и в каждом было свое маленькое дерево, чтобы помочь воссоздать среду обитания, похожую на дикую. В течение четырех месяцев исследователи позволяли мухам зависать в вольерах, и каждую группу мух кормили одинаковой пищей. Набор ограждений «позволяет отслеживать несколько популяций, которые развиваются в ответ на одни и те же абиотические и, в основном, биотические факторы с течением времени».
В ходе эксперимента появилось примерно 10 поколений мух, и их популяция быстро увеличивалась. На пике эксперимента в одном вольере содержалось не более 100 000 мух.
Команда периодически проверяла мух, чтобы понять, как меняются их гены и черты. Исследователи определили различные характеристики, такие как репродуктивный успех и устойчивость к жаре или холоду. Чтобы убедиться, что эти измененные характеристики были вызваны генетическими изменениями, исследователи удалили 2500 яиц из каждого вольера и вырастили новые популяции отдельно в течение трех поколений перед тестированием, чтобы убедиться, что изменения сохраняются.
При каждой регистрации команда также случайным образом отбирала 100 мух из каждого вольера и секвенировала их полные геномы. Поскольку ДНК всех 100 мух была смешана перед секвенированием, это дало картину средних изменений основания мухи. Но, возможно, он упустил некоторые менее распространенные различия.
Живи быстро, умри молодым
За четыре месяца исследователи увидели изменения в частоте некоторых вариантов в 60 процентах геномов мух. Это особенно большое изменение, которое Рудман назвал «ошеломляющим числом». Однако лишь небольшая часть из них представляет собой варианты, которые были отобраны в соответствии с изменяющимися условиями, когда лето сменилось осенью. Поскольку эти варианты были выбраны, они тянули близлежащие участки хромосомы, также изменяя частоту соседних вариантов.
Исследователи могли сказать, что изменения были адаптивными, а не просто генетическим дрейфом. Они могли это сказать, потому что изменения появились в популяциях большинства вольеров, а не только одного или двух.
По словам Рудмана, скорость всех этих изменений была неожиданной и показала, что мухи эволюционировали и адаптировались к окружающей среде быстрее, чем кто-либо измерял ранее, — на временной шкале экологических изменений в вольерах.
Рудман отметил, что, хотя у плодовых мушек короткая жизнь и они быстро размножаются, эволюция и адаптация могут происходить через поколения быстрее, чем первоначально предполагалось, и у других видов. Однако он добавил, что эволюцию гораздо сложнее изучать у существ, живущих более нескольких дней. Но «Эволюция может происходить очень, очень быстро», — сказал Рудман.
Наука, 2022. DOI: 10.1126/science.abj7484 (о DOI)
