Вчені виявили, що «перевернуті» фрагменти ДНК можуть значно прискорити адаптацію та еволюцію риб, пропонуючи розуміння того, як виникають і диверсифікуються нові види. Це розуміння може революціонізувати наш підхід до збереження та наше розуміння різноманітності життя.
Центральним питанням в біології є те, як виникають нові види і як з’явилася неймовірна різноманітність життя на Землі. Дослідження цихлідів з озера Малаві в Східній Африці дає цінні підказки. В цьому єдиному озері понад 800 різних видів еволюціонували від спільного предка за відносно короткий час порівняно з еволюцією людей та шимпанзе.
Дослідники з Кембриджського та Антверпенського університетів досліджували швидку еволюцію цих цихлідів. Їхні висновки, опубліковані в журналі Science, зосереджені на ДНК понад 1300 цихлідів. Вони виявили, що в деяких видів великі ділянки ДНК на п’яти хромосомах перевернуті, що є типом мутації, яка називається хромосомною інверсією. Цей процес діє як еволюційний «турбокомпресор».
Під час нормального розмноження ДНК перетасовується шляхом рекомбінації, змішуючи генетичний матеріал від обох батьків. Однак хромосомні інверсії блокують це змішування в межах інвертованої області. Це означає, що комбінації генів в межах інверсії передаються недоторканими з покоління в покоління. Це зберігає корисні адаптації та прискорює еволюцію.
Ці збережені набори генів часто називають «супергенами». У цихлідів Малаві супергени відіграють кілька важливих ролей. Хоча різні види цихлідів все ще можуть схрещуватися, інверсії допомагають утримувати їх окремо, запобігаючи надмірному змішуванню їхніх генів. Гени в цих супергенах часто контролюють риси, важливі для виживання та розмноження, такі як зір, слух та поведінка.
Інверсії також часто діють як статеві хромосоми, впливаючи на те, чи стає риба самцем чи самкою. Це відкриття відкриває нові шляхи для розуміння того, як працює еволюція. Хромосомні інверсії не є унікальними для цихлідів; вони також зустрічаються у багатьох інших тварин, включаючи людей. Вони все частіше визнаються ключовим фактором еволюції та біорізноманіття.
Це дослідження забезпечує глибше розуміння того, як життя на Землі стає таким багатим і різноманітним. Розуміючи, як ці супергени еволюціонують і поширюються, вчені наближаються до відповіді на одне з найбільших питань в науці. Ці знання можна застосувати до природоохоронних зусиль, допомагаючи захистити біорізноманіття та зрозуміти, як види адаптуються до змін навколишнього середовища.