Исследователи из Института эволюционной биологии, входящего в состав Высшего совета научных исследований Испании и Университета Помпеу Фабра, обнаружили возможный механизм резкой эволюционной перестройки организмов. Работа опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution (NEE).
Авторы впервые секвенировали с высоким разрешением геномы различных видов кольчатых червей, включая дождевых, и сравнили их с геномами близкородственных морских видов — многощетинковых червей и пиявок. В результате они выявили беспрецедентный уровень реорганизации хромосом, произошедшей около 200 миллионов лет назад, когда эти организмы начали осваивать сушу.
В отличие от постепенных, “дарвиновских” изменений, наблюдавшаяся у червей геномная перестройка была резкой и масштабной — практически полным разрушением и последующим хаотичным “сбором” генома заново. Такой сценарий, по мнению руководительницы исследования Росы Фернандес, больше соответствует теории прерывистого равновесия, предложенной в 1970-х годах палеонтологами Стивеном Гулдом и Найлзом Элдриджем.
“Я заставила команду пересчитывать данные снова и снова — мне просто не верилось, что геномы могли так радикально измениться за такой короткий срок”, — призналась Фернандес.
Неожиданный вывод стал возможен благодаря созданию первой библиотеки высококачественных геномов для этой группы беспозвоночных. Ранее отсутствие подобных данных не позволяло исследовать эволюцию на уровне хромосомной архитектуры.
Ученые полагают, что основную роль в “безболезненной” реорганизации могла сыграть высокая гибкость хромосом у этих червей, позволившая им сохранить работоспособность генов даже при сильной смене их положения. Это помогло адаптироваться к новым условиям — дыханию воздухом, солнечному излучению и т.п.
“Если раньше считалось, что стабильность генома — норма, а хаос — угроза, теперь мы видим, что у некоторых видов именно хаос может быть источником эволюционного успеха”, — отметила Фернандес.
Исследование также открывает новые перспективы для понимания процессов, аналогичных тем, что происходят при развитии рака у человека. Механизмы, схожие с наблюдаемыми у червей, встречаются в опухолевых клетках, где они, напротив, приводят к патологиям.
Результаты работы вызывают новый виток давнего научного спора: следует ли рассматривать эволюцию как исключительно медленный, накопительный процесс, или же в ключевые моменты истории жизни на Земле происходили скачкообразные, “взрывные” преобразования.
“Возможно, обе теории — Дарвина и Гулда — описывают разные стороны одного явления. Постепенные изменения объясняют повседневную эволюцию популяций, но для исключительных скачков в истории жизни на планете может потребоваться другая модель”, — заключила Фернандес.
Ранее ученые раскрыли генетические тайны коллективного разума муравьев.