Большие эволюционные изменения связаны со множеством мелких различий.

Версия эволюции, предложенная Чарльзом Дарвином, фокусировалась на медленных, постепенных изменениях, которые лишь постепенно приводят к различиям, разделяющим виды. Но это не исключает возможности внезапных и кардинальных изменений. Действительно, некоторые различия затрудняют понимание того, как может выглядеть переходное состояние, что позволяет предположить, что может потребоваться большой скачок.

Новое исследование рассматривает один важный сдвиг: переход от яйцекладки к живорождению у группы родственных видов улиток. Секвенируя геномы нескольких улиток, исследователи выявили изменения в ДНК, связанные с откладкой яиц. Оказывается, что с этим изменением связано большое количество генов, несмотря на его драматический характер.

Откажитесь от яиц

Улитки, о которых идет речь, присутствуют Секс называется ЛиторинаКоторый широко распространен в северной части Атлантического океана. Многие из этих видов откладывают яйца, но некоторые из них становятся живорожденными. У этих видов орган, который покрывает яйца богатым белком желе у других видов, вместо этого действует как инкубатор, позволяя яйцам развиваться до тех пор, пока молодые улитки не смогут выползти из раковин своих родителей. Считается, что это преимущество для животных, которым, возможно, придется откладывать яйца в условиях, непригодных для их выживания.

Яйцекладущий вид настолько похож на своих сородичей, что иногда считалось, что это просто вариант яйцекладущего вида. Все это говорит о том, что живорождение появилось относительно недавно, что дает нам хорошую возможность понять генетические изменения, которые позволили им это сделать.

Поэтому большая международная группа исследователей секвенировала геномы более 100 отдельных улиток, как откладывающих яйца, так и рождающих живых. Полученные данные были использованы для анализа того, насколько тесно связаны разные виды и какие генетические изменения связаны с живорождением.

Результаты показывают, что существуют две отдельные группы видов, которые размножаются живорождением. Другими словами, на эволюционном древе этих видов улиток существует ветвь, полная яйцекладущих видов, разделяющая две группы, рождающие живых улиток. Обычно эта структура рассматривается как признак того, что живорождение развивалось дважды, по одному разу для каждой из двух групп.

Но здесь, похоже, это не так по причинам, которые мы обсудим.

Множество различий

Отдельно исследователи искали участки генома, связанные с живорождением. И их нашли немало – всего 88. Эти 88 регионов были идентифицированы у обеих групп организмов, и последовательности ДНК внутри них были очень похожи. Это говорит о том, что эти регионы имели единое происхождение и сохранились в обеих линиях.

Одна из возможностей объяснить это состоит в том, что группа живых животных в какой-то момент своей эволюции вернулась к откладыванию яиц. В качестве альтернативы, гибридизация между яйцекладками и живорожденными могла бы позволить этим различиям распространиться среди яйцекладущей популяции, в конечном итоге снова сделав возможным живорождение, когда их было достаточно у отдельных животных, создавая отдельную живорожденную линию.

88 регионов, идентифицированных как живорожденные, содержали очень мало генетического разнообразия, что позволяет предположить, что конкретный генетический вариант в каждом регионе настолько полезен, что распространился по популяции, вытесняя все другие версии участка ДНК. Тем не менее, они обнаружили некоторые явные различия, которые редки за пределами яйцекладущих популяций, достаточные, чтобы позволить исследователям оценить возраст, в котором эти части ДНК подверглись эволюционному отбору.

Ответ варьируется в зависимости от того, на какой из 88 фрагментов вы смотрите, но варьируется от 10 000 до 100 000 лет назад. Этот диапазон предполагает, что генетические области, обеспечивающие живорождение, постепенно формировались в течение многих лет – как и предполагает традиционный взгляд на эволюцию.

Исследователи признают, что, по крайней мере, некоторые из этих областей, вероятно, развились после того, как живорождение уже стало нормой, просто повышая эффективность внутренней инкубации. Невозможно узнать, сколько (или какие) переменных должно присутствовать, чтобы живорождение стало возможным. Однако теперь у исследователей есть обширный список генов, на которые нужно обратить внимание, чтобы лучше понять ситуацию.

Наука, 2024. DOI: 10.1126/science.adi2982 (О цифровых удостоверениях личности).