Новое исследование показывает, что барвинки, борющиеся за выживание на поле боя на берегу моря, разработали генетический «набор инструментов», который помогает им адаптироваться к различным условиям.
Этот набор инструментов позволил улитке развить различные характеристики в зависимости от того, живет ли она в основном на участках морского побережья, где крабы представляют постоянную угрозу, или в скалистых местах, где ее беспокоят волны.
Группа исследователей из Университета Шеффилда в Великобритании и Университета Гётеборга в Швеции исследовала сотни необработанных барвинков, собранных на морском побережье западного побережья Швеции.
Они отметили форму их раковины и точное положение на берегу, а затем проанализировали их геномы, чтобы попытаться выяснить, как произошли эти адаптации, дающие улиткам наилучшие шансы на выживание.
Результаты, опубликованные в Evolution Letters, показали, что характеристики улиток значительно изменились в той точке на берегу, где исчезают крабы и усиливается действие волн.
Аня Вестрам, исследователь с докторской степенью в Университете Шеффилда, которая руководила анализом, объясняет: «По обе стороны от смены среды обитания улитки выглядят как разные виды. У улиток на валунном берегу более толстая раковина, которая лучшая защита от крабов. Меньшие скальные раковины имеют широкое отверстие, поэтому лапка улитки может более надежно прикрепляться к камням, чтобы защищаться от волн. И через 10-20 м берега между этими участками мы обнаружили всевозможные промежуточные формы."
Но когда команда проанализировала генетические данные барвинков, чтобы попытаться выяснить, как произошли эти изменения, они обнаружили некоторые удивительные результаты.
Они идентифицировали около 1000 генов, которые отличались между улитками в среде «краба» и «волны», но вместо того, чтобы быть разбросанными по всему геному, большинство из них были сгруппированы в определенных областях всего на трех хромосомах. Исследователи пришли к выводу, что хромосомы объединяют наборы генов, которые помогают улиткам адаптироваться к различным условиям.
«Это исследование дает нам захватывающее представление о том, как животные и растения могут справляться с контрастной средой», - говорит профессор Роджер Батлин из Департамента наук о животных и растениях Шеффилда, который руководил исследованием. «Вместо того, чтобы многие гены по отдельности реагировали на естественный отбор, на этих трех хромосомах создается готовый «инструментарий», который позволяет улитке быстрее адаптироваться».
Берег моря в Швеции мог быть заселен барвинком только через некоторое время после окончания последнего ледникового периода, около 5-6 000 лет назад. Поскольку барвинки размножаются ежегодно, это означает, что эти адаптации должны были произойти в течение 5-6 000 поколений - быстрое изменение в эволюционных терминах.
В настоящее время команда изучает другие берега Европы, чтобы выяснить, насколько широко один и тот же адаптивный инструментарий используется барвинками. Они также изучают другие виды барвинка, чтобы узнать больше о том, как были объединены наборы генов.
«Наша цель - лучше понять происхождение видов, а также понять, насколько быстро животные и растения способны справляться с вызовами окружающей среды», - добавляет профессор Бутлин.