Еволюцията традиционно се свързва с процес на увеличаване на сложността и придобиване на нови гени. Развитието на геномната технология обаче показва, че загубата на гени и опростяването им е много по-чест процес в еволюцията на видовете, отколкото се смяташе досега, и може да благоприятства нови биологични адаптации, които улесняват оцеляването на живите организми. Този еволюционен двигател, който изглежда контраинтуитивен - "по-малко значи повече" в генетичен план - сега разкрива изненадващо измерение, което отговаря на новата еволюционна концепция "по-малко, но повече", т.е. явлението на масивна загуба на гени, последвана от голямо разрастване чрез генни дублирания.
Това е един от основните изводи в статия, публикувана в списание Molecular Biology and Evolution, ръководена от екип от Секцията по генетика на Биологическия факултет и Института за изследване на биоразнообразието (IRBio) на Университета в Барселона, в която са участвали и екипи от Института за наука и технологии в Окинава (OIST). Документът идентифицира нови еволюционни модели и очертава нов сценарий, белязан от огромния потенциал за генетични промени и еволюционна адаптация, задвижвани от широкомащабна загуба и дублиране на гени в живите организми.
По-малко, но повече: нов еволюционен сценарий
Все още има много въпроси относно въздействието на загубата на гени върху диверсификацията на видовете и появата на еволюционни иновации в планетарното дърво на живота.
"Загубата на гени е широко разпространен механизъм по цялата биологична скала и представлява еволюционна движеща сила, която може да генерира генетична изменчивост, а също и биологични адаптации, и това традиционно е известно като хипотезата "по-малко значи повече," обяснява Кристиан Канестро (Cristian Cañestro), ръководител на изследването и член на консолидираната изследователска група по еволюция и развитие (Evo-Devo) към катедрата по генетика, микробиология и статистика на Университета на Калифорния.
Сега новата статия описва нова еволюционна рамка, наречена "по-малко, но повече", която разширява предишния модел по отношение на значението на загубата на гени като еволюционна движеща сила.
Това изследване, което е част от докторската дисертация на Гаспар Санчес-Серна (Gaspar Sánchez-Serna), се фокусира върху изучаването на генома на вида Oikopleura dioica - плуващ организъм от морския зоопланктон, който принадлежи към Опашнохордовите - сестринска група на гръбначните животни - и е филогенетично свързан с еволюционната история. В този модел на изследване - свободно живеещ от Oпашнохордовите (Tunicata), по-точно от клас Личинкови (Larvacea) - екипът реконструира еволюционната история на семействата гени на фибробластния растежен фактор (FGF), които са от решаващо значение за процеса на развитие на организмите.
Филогенеза на хордовите. O. dioica принадлежи към клас Larvacean в подтипа Urochordate, сестринска група гръбначни животни. Кредит: The Company of Biologists Ltd
Органни хомологии между Oikopleura и ларви на риба зебра. Кредит: The Company of Biologists Ltd
"Откритията показват, че процесът на загуба на гени е намалил броя на генните семейства на растежния фактор FGF от осем на само две, които са семействата Fgf9/16/20 и Fgf11/12/13/14. Тези оцелели подсемейства са се удвоили в хода на еволюцията, за да се получат общо десет гена при Личинковите", обяснява Санчес-Серна, първи автор на статията. "По-специално, Fgf9/16/20 и Fgf11/12/13/14 могат да представляват минимален набор от подсемейства, които имат съответно запазени секреторни и вътреклетъчни функции, и разкриват важна информация за еволюцията на FGF системата", продължава той.
От неподвижен живот към активно плуване
Изследването предоставя нова перспектива за еволюцията на FGF подсемействата в групата на хордовите животни, с масивни загуби и дупликации на предците на генните семейства, произхождащи от базата на линията на Личинковите, след като те са се разделили с асцидиите.
Вляво: асцидия, вдясно: Oikopleura dioica. Кредит: Wikimedia Commons; Flickr (CC BY-NC-SA 2.0)
Всички тези промени са допринесли за морфологичното различие между различните видове свободно живеещи опашнохордови, като например O. dioica.
"Нашето изследване представя нова хипотеза за това как загубите и дупликациите на FGF гените могат да бъдат свързани с промените в развитието. Става дума за еволюционни нововъведения - промени в морфологията и плана на тялото и др. - които са довели до еволюцията от подобен на асцидия прикрепен към дъното начин на живот до свободно живеещи, активно плуващи форми като опашнохордовите", посочва Санчес-Серна.
Еволюционно дърво на подсемействата Fgf при хордови. Кредит: Gaspar Sánchez-Serna et al; University of Barcelona
Изследването установява и разлики в структурата на FGF гените на O. dioica от различни части на света, като предоставя първите молекулярни доказателства за това как тези бързо еволюиращи популации се превръщат в криптични видове (т.е. състоящи се от организми, много сходни по морфология и геном, които досега са били класифицирани в един и същи вид).
Еволюционният модел "по-малко, но повече" "ни помага да разберем как понякога загубата отваря нови възможности за последващи придобивки и следователно загубите са необходими, за да благоприятстват еволюционния генезис на нови адаптации", заключава Кристиан Канестро.
Справка: Gaspar Sánchez-Serna, Jordi Badia-Ramentol, Paula Bujosa, Alfonso Ferrández-Roldán, Nuria P Torres-Águila, Marc Fabregà-Torrus, Johannes N Wibisana, Michael J Mansfield, Charles Plessy, Nicholas M Luscombe, Ricard Albalat, Cristian Cañestro. Less, but More: New Insights From Appendicularians on Chordate Fgf Evolution and the Divergence of Tunicate Lifestyles. Molecular Biology and Evolution, 2025; 42 (1) DOI: 10.1093/molbev/msae260
Източник: Less, but more: a new evolutionary scenario marked by massive gene loss and expansion, University of Barcelona
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Учените, работещи за връщането на вълнестия мамут, създават вълнести мишки
dolivo
Обществото умее да разпознава фалшиви новини, но е скептично към верните новини, показва метаанализ
dolivo
Прогноза за развитие на технологиите до 2099 от Рей Курцвейл
dolivo
Може ли удар от малка черна дупка да убие човек?