Скрещивание бабочек обнаружило новый механизм эволюции

Международная команда ученых провела эксперименты по скрещиванию бабочек-горчичнец с разным количеством хромосом. Обычно такие гибриды бесплодны, однако эти насекомые не только сохранили свою способность производить потомство на протяжении четырех поколений, но и указали на новый механизм эволюции хромосомных наборов. Возможно, именно он в некоторых случаях лежит в основе образования видов. Статья опубликована в журнале Frontiers in Genetics.

Два года назад исследовательский коллектив из России, Испании и Швеции обнаружил необычный мейоз у бабочки горошковой белянки (горчичнецы). В норме при первом делении мейоза дочерние клетки получают равноценные наборы хромосом. Как правило, у гибридов такое невозможно, поскольку разница в количестве хромосом родителей нарушает это деление. Однако возможен инвертированный мейоз, который и был обнаружен у горчичнец. В этом процессе редукционное и обычное деления меняются местами. В результате во втором делении происходит более сбалансированная передача генетического материала. В новом исследовании авторы провели скрещивания между двумя расами горошковой белянки — испанской, у которой в диплоидном (2n) наборе 106 хромосом, и шведской с 56 хромосомами. Ученые наблюдали кариотипы (хромосомные наборы) четырех поколений этих гибридов.

«Мы показали, что скрещивания между контрастными хромосомными расами горошковой белянки приводят к частично фертильным гибридам и запускают процессы формирования новых кариотипов и, потенциально, новых видов. Таким образом, гибридизация между видами может играть творческую роль в эволюции, запуская формирование новых сбалансированных геномов и возникновение новых видов», — сообщает руководитель проекта по гранту Российского научного фонда, главный научный сотрудник Зоологического института РАН и профессор Санкт-Петербургского государственного университета Владимир Лухтанов.

Результаты исследования подтвердили высокую плодовитость гибридов. Они также выявили, что у первого поколения почти все хромосомы участвуют в образовании сложных ассоциаций, так называемых мультивалентов. Однако в следующих поколениях наблюдалась картина постепенного уменьшения доли мультивалентов и увеличения доли бивалентов — нормальных хромосомных ассоциаций, с тенденцией формирования нового кариотипа с промежуточным между 56 и 106 диплоидным числом хромосом.

Изучение перестроек кариотипа и хромосомных мутаций потенциально важно для сферы здравоохранения. У человека перестройки, на несколько порядков меньшие по масштабам, вызывают серьезные патологии. Поэтому понимание механизмов того, как именно организм справляется с подобными изменениями в геноме, может иметь не только теоретическое, но и практическое значение.

Поделитесь с друзьями:

Мой район