Эволюция и возникновение новых признаков с новыми функциями всегда выступает одной из серьезнейших проблем эволюционной биологии. Изучая цветовые отметины цихлид, исследователи из Швейцарии, на днях, показали причины появления этих эволюционных новообразований - мобильных генетических элементов в регуляторной области гена, контролирующего окраску.

Результаты их работы опубликованы в журнале "Nature Communications".

Биологическая эволюция основывается на прогрессивной адаптации с использованием новых признаков, отобранных в ходе естественного и полового отбора. Однако, довольно часто возникают сложные признаки с совершенно новыми функциями, например, крылья насекомых, перья и плацента. Эволюцию таких новообразований сложно объяснить, опираясь на прогрессивную модификацию уже существующих признаков. Более того, в большинстве случаев, неизвестно, какие изменения генома приводят к таким инновациям.

Команда ученых в городе Базель, под руководством профессора Вальтера Зальцбургер (Walter Salzburger) из Департамента зоологии и профессора Маркуса Аффольтера (Markus Affolter) из Биоцентра при университете в Базеле, определила истоки развития и генетики эволюционных новообразований африканских цихлид. Самцы более 1500 видов имеют конспецифичные отметины на анальном плавнике, называемые пятна-икринки. Эти отметины играют важную роль в половом поведении у цихлид, инкубирующих икру во рту. Непосредственно во время нереста, самка забирает икру в рот перед оплодотворением. Затем самец демонстрирует свои икровые пятна самке, которая, в свою очередь, касается ртом его генитального отверстия. Таким обрзом, женская особь забирает молоки, и происходит оплодотворение.

Прыгающие гены
Биологи и Базеля продемонстрировал, что отметины на анальном плавнике самцов африканских цихлид связано включением мобильных генетических элементов - "прыгающего гена" в регуляторную часть гена, отвечающего за окраску. Этот мобильный элемент является короткой последовательностью ДНК, способной менять позицию в геноме и влиять на регуляцию экспрессии других генов.

В случае икровых пятен, присутствие "прыгающего гена" усиливает экспрессию гена fhl2b, что ведет к изменению состава пигментных клеток и появлению характерных пятен на анальном плавнике. К такому заключению исследователи пришли после серии экспериментов, в которых сегменты генома цихлид, содержащие мобильные элементы, пересаживались эмбрионам данио рерио. Фактически, у биологов появилась возможность определять местонахождение гена на основе экспрессии специфических групп пигментных клеток. По словам Зальцбургера, эти результаты демонстрируют значимость изменения экспрессии генов на течение эволюции.
-----
M. Emília Santos, Ingo Braasch, Nicolas Boileau, Britta S. Meyer, Loïc Sauteur, Astrid Böhne, Heinz-Georg Belting, Markus Affolter, Walter Salzburger. The evolution of cichlid fish egg-spots is linked with a cis-regulatory change. Nature Communications, 2014; 5: 5149

Статья проверена 1 читателем (28.11.2016)