Генетики выяснили, как пещерная рыба лишила себя глаз
Мексиканские рыбки-харацины могут лишать себя глаз при жизни в темных пещерах благодаря необычной мутации в их ДНК, позволяющей им избирательно "отключать" часть генов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution.
"Рыбки-харацины давно считаются примером того, как животные теряют определенные органы чувств и способности, приспосабливаясь к жизни в радикально иной среде. Когда ее геном расшифровали, эта идея была поставлена под сомнение - ее гены, управляющие ростом глаз, были вполне работоспособными, в отличие от голых землекопов и других подземных животных", - пишут Брент Уайнстин (Brent Weinstein) и его коллеги из Национальных институтов здоровья США в Бетесде.
Биологи-эволюционисты достаточно давно спорят о том, как животные приспосабливаются к новым условиям жизни и к новым средам обитания, теряя "лишние" черты, которые раньше им помогали выживать, и приобретая новые качества, необходимые для жизни в новой экологической нише.
Часть исследователей считает, что подобные изменения, в том числе и связанные с ними мутации в генах и масштабные перестройки в ДНК, происходят очень резко и внезапно, фактически не оставляя переходных видов, чьи останки можно было бы найти в отложениях пород. Другие ученые считают, что процесс приспособления идет очень постепенно, сохраняя генетическую совместимость между "старым" и "новым" видом на протяжении долгого времени.
Уайнстин и его коллеги выяснили, что вторая теория имеет право на жизнь, изучая мексиканских рыбок-харацинов (Astyanax mexicanus), часть из которых живет в пресноводных реках и озерах, а некоторые - в затопленных пещерах.
"Подземная" разновидность этих рыб пока не стала отдельным видом, но при этом они уже успели потерять глаза и приобрели ряд необычных черт, которые помогают им выживать в вечной темноте, к примеру, полную невосприимчивость к инсулину из-за повреждения гена insra.
Как рассказывает Уайнстин, отсутствие видимых различий в структуре генов, отвечающих за рост глаз у "пещерных" и "нормальных" разновидностей Astyanax mexicanus, заставило его команду проследить за тем, как развиваются глаза у зародышей этих рыбок.
Эти наблюдения раскрыли интересную картину: изначально глаза пещерных харацин развивались нормально, однако через два дня после оплодотворения икринок они начали дегенерировать и постепенно "растворяться" в остальном теле. Причиной этого было то, что уровень активности сразу трех генов, связанных с ростом глаз - crybb1, crybb1c и cryaa, резко упал.
Проанализировав их структуру, биологи обнаружили, что это произошло не из-за появления мутаций в этих генах, а потому, что к ним были присоединены особые химические метки, мешавшие их считыванию клетками будущих глаз Astyanax mexicanus. Они появились в этих генах, в свою очередь, из-за мутации в гене dnmt3bb, отвечающем за "выключение" определенных участков ДНК.
Получив подобные результаты, Уайнстин и его коллеги задумались, можно ли "вернуть зрение" рыбе, заблокировав процесс нанесения этих меток. Руководствуясь этой идеей, ученые ввели в глаза зародыша особый фермент, разрушавший молекулы dnmt3bb, и проследили за дальнейшим развитием Astyanax mexicanus.
Благодаря подобной "процедуре", глаза мальков не начали исчезать даже на пятом дне их развития, сохранив все критически важные элементы, в том числе хрусталик, сетчатку и все ее вспомогательные слои.
Все это, в свою очередь, указывает на то, что многие животные не торопятся избавиться от "лишних" генов, а сохраняют возможность их восстановления на протяжении очень долгого времени. Подобная гибкость позволяет им быстрее приспосабливаться к новым условиям среды и выживать в тех случаях, если их новый "дом" становится менее благоприятным, чем старая среда обитания.
