Слони й кити колись пірнали разом?

9 жовтня у журналі Proceedings of the Royal Society series B надрукована стаття «Релаксований добір в еволюції генів, що регулюють розвиток кінцівок як ключ до розуміння еволюції передніх кінцівок у китоподібних та інших ссавців».

Стаття написана за підсумками проєкту «Цілісність організму ссавців як фактор стійкості при водному та повітряному способах життя (на прикладі скелетних ознак)», який було виконано за кошти грантового фінансування Національного фонду досліджень України.

Автори статті – співробітники Інституту зоології ім. І. І. Шмальгаузена Павло Гольдін та Валерія Теліженко (Україна), а також Керолін Косіол (Carolin Kosiol) з університету Сент-Андрус (Великобританія) та Майкл МакГоуен (Michael McGowen) зі Смітсонівського інституту (США).

Proceedings B є провідним журналом біологічних досліджень Королівського товариства Великої Британії. Журнал приймає оригінальні статті та рецензії, що мають видатне наукове значення та широкий загальний інтерес. Видання входить до індексу Nature, який відстежує установи та країни за науковою продуктивністю у провідних світових виданнях.

Поки що публікації українських авторів у ньому були рідкістю. Як розповів Павло Гольдін, за останні 20 років було три публікації у співавторстві з вченими з інших країн. Публікація ж, перші два автори якої є українцями, за два десятиліття – перша.

Ми попросили Павла коротко розповісти про роботу над публікацією, а також про наукові висновки і важливі гіпотези, зроблені під час виконання проєкту.

«Валерія Теліженко поєднує в роботі біоінформатику та анатомію, саме вона взяла на себе опрацювання даних. Це нова зірка в українській зоології», – наголосив учений.

Що ж було зроблено?

Як пояснив Павло, науковці проаналізували анатомію кінцівок різних китоподібних. Особливу увагу приділили кількості пальців та фаланг на кожному пальці: як відомо, у китоподібних ця кількість нестандартна. «Ми порахували, скільки у кого фаланг, за кожним таксоном. А також (це зроблено вперше) порівняли ці анатомічні стани зі станами інших ссавців – копитних, хижих, кажанів, у броненосців. Усі дані звели в єдину базу даних», – продовжив розповідь науковець.

Також Валерія Теліженко порівняла еволюцію ключових генів, які формують кінцівки у китоподібних та інших ссавців, проаналізувала швидкість еволюції, порахувала типи природного добору. Науковці проаналізували, за рахунок чого змінюється швидкість еволюції, які мутації відбуваються в генах, чи притаманні ці мутації саме китоподібним.

На останньому етапі роботи вчені порівняли особливості, які виникають в анатомії та в генах протягом еволюції. «Ми виявили, що у китоподібних є унікальні мутації, які співпадають зі змінами в анатомії їх кінцівок, – пояснив Павло. – Такі ж мутації виникають і в інших звірів, які мають трансформовані передні лапи. Наприклад, у морських корів, у кажанів та інших. Тобто ми вперше довели, що одні й ті ж регуляторні зміни в генах виникають паралельно у різних групах ссавців». Вчені вважають, що відкрили один з «ключів», які дозволяють прогнозувати механізм еволюції кінцівок і зміни їх анатомічних типів.

Крім того, дослідження українських учених проливають світло і на еволюцію слонів. «Ми показали, що такі ж мутації є у звірів, зміни у кінцівках яких поки що не вивчено, наприклад, у слонів, – розповів учений. – Слони мають спільних предків з морськими коровами і є гіпотеза, що ці предки жили у воді. Наше дослідження є одним з аргументів на користь гіпотези, що слони «вторинно» вийшли на суходіл».

Надзвичайно цікавим є й теоретичний висновок щодо «творчого матеріалу еволюції».

«Валерія зі співавторами довели, що основна особливість природного добору в регуляторних генах – це так званий релаксований добір, – пояснив Павло Гольдін. – Тобто добір може бути рушійним, коли відбуваються швидкі й великі зміни у генах; може бути стабілізуючим, який працює на те, щоб ситуація не змінювалася. А може відбуватися «розхитування» у генетичній структурі і нові норми лише трохи відрізнятимуться від старих. Цей добір схожий на випадкове блукання. У статті показано, що саме така форма добору притаманна китоподібним та іншим ссавцям з трансформованими кінцівками. Ми висловили гіпотезу, що саме цей проміжний (релаксований) добір є творчим матеріалом для еволюції, з якого здійснюються нові еволюційні новації».

Щиро пишаємось результатами наших грантоотримувачів та бажаємо їм натхнення, нових амбітних цілей та невпинного руху вперед на шляху до нових відкриттів.

Джерело: Національний фонд досліджень України

Читайте також: