Баклан прохлопал реснички и не взлетел
Галапагосский нелетающий баклан (Phalacrocorax harrisi) – яркий пример эволюционного тренда, о котором мы недавно писали. Это единственный представитель семейства баклановых, утративший способность к полету: его крылья достигают лишь трети той длины, что необходима для подъема в воздух его достаточно грузного тела (этот баклан еще и самый крупный во всем семействе). К пониманию клеточно-молекулярных механизмов отказа баклана от полета приблизились биологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), представившие результаты своей работы на конференции «Биология геномов» в мае.
Собрав образцы крови у 223 галапагосских бакланов (почти четверть всей популяции) и сравнив их ДНК с тремя летающими родственными видами, ученые выявили свыше 23 тысяч отличий в более 12 тысячах генов. Изменения эти случились в последние 2 млн лет – по эволюционным меркам совсем недавно. Большая часть этих генов, вероятно, не имеет отношения к размеру крыльев, но с помощью компьютерной программы, предсказывающей влияние мутаций в генах на выполняемые ими функции, биологи смогли вычленить небольшую кучку генов, особенно сильно повлиявших на эволюцию галапагосских бакланов и претерпевших наиболее значительные изменения.
Короткие крылья делают тело галапагосского баклана менее плавучим и более обтекаемым, что помогает им во время подводной охоты. На островах их обитания полно корма и нет хищников, а значит, и нет необходимости никуда улетать, так что бакланы адаптировались к нырянию в полной мере.
Фото: Rafael Sanchez.
Дабы определить, что эти гены творят с бакланами, ученые обратились к их человеческим версиям и увидели, что мутации в восьми из них приводят к патологиям конечностей из-за дефектных ресничек. Наверно, вы уже представили себе, как чересчур увесистые или наточенные реснички-мутанты, падая с глаз, травмируют вам руки-ноги, а то и вовсе отрезают. Но спешим прервать поток лихих фантазий: речь здесь идет о первичных ресничках – особых волосковидных неподвижных органеллах, которые растут почти из каждой клетки тела и служат своеобразными антеннами, принимающими химические сигналы, важные для развития и правильного функционирования клеток.
Нормальные версии тех восьми генов позволяют первичным ресничкам воспринимать сигналы от белка семейства hedgehog, играющего ключевую роль в формировании органов тела. Эти гены столь важны для нормального онтогенеза, что эволюция не позволяла им особо меняться на протяжении 300 млн лет! И тут пришел баклан. Еще три гена, мутантных у галапагосской птицы, оказывают влияние на другие характеристики первичных ресничек. У людей мутации в обсуждаемых 11 генах приводят к цилиопатиям – редким патологиям, выражающимся в укорочении конечностей и ребер, возникновении лишних пальцев и других телесных странностях.
Статья редактированна в июне 2017 года после публикации исследований в журнале Science.
Комментарии