Виявилося, корали Елкхорна (Acropora palmata) можуть передавати потомству мутації, накопичені в клітинах тіла. Як правило, перенесення мутацій можливий тільки через статеві клітини, і вчені не до кінця розуміють, як коралам вдається подолати це обмеження. Однак такий механізм, ймовірно, дозволяє коралам швидше перевіряти корисність мутацій і краще адаптуватися до мінливих середовищ існування.
Acropora palmata/ © Iliana Baums
Вчені з Університету штату Пенсільванія (США) зробили відкриття, що кидає виклик більш ніж столітнім уявленням про еволюцію. Вони показали, що корали Елкхорна (Acropora palmata) передають своїм нащадкам соматичні мутації — зміни в послідовності ДНК, що відбулися не в статевих клітинах, а в клітинах решти тіла.
Результати дослідження, опублікованого в журналі Science Advances, демонструють новий шлях до досягнення генетичного різноманіття, що забезпечує нові адаптації, які необхідні для виживання коралів у швидкозмінних умовах навколишнього середовища.
Для більшості тварин нова мутація може привести до еволюційної зміни тільки в тому випадку, якщо вона сталася в статевій клітці, наприклад в яйцеклітині або сперматозоїді. Вважалося, що мутації, що відбуваються в інших частинах тіла, тобто в соматичних клітинах, не можуть успадковуватися. Але корали, здається, мають спосіб обійти це обмеження.
У більшості організмів репродуктивні клітини відокремлюються від інших клітин тіла на ранніх стадіях розвитку. Мутації в них сприяють еволюції виду, але це не надто швидкий процес. Корали здатні розмножуватися і брунькуванням, і статевим шляхом. У корала Елкхорна, крім того, деякі яйцеклітини можуть перетворюватися в життєздатне потомство без участі другого корала. Саме це дозволило вченим шукати потенційні соматичні мутації у коралів-батьків і відстежувати їх у їх потомства.
- Вакцина змушує імунітет боротися з раком мозку, показали випробування на людях
- Вчені охолодили воду до -263 °С, не заморозивши її
Дослідники провели генотипування зразків коралів, зібраних з десяти місць однієї великої колонії, що представляє потомство одного батька, і з п’яти сусідніх колоній. Результати показали, що всі шість окремих колоній належали до одного і того ж вихідного генотипу, тобто були клонами, що з’явилися зі статевих клітин однієї особини або ж в процесі її брунькування.
Таким чином, будь-яка генетична варіація, виявлена в цих коралах, була б результатом соматичної мутації. Команда виявила в цілому 268 соматичних мутацій у зразках, причому кожен зразок містив від двох до 149. При цьому 50% соматичних мутацій передавалися у спадок.
Точний механізм цього процесу поки не відомий, але автори роботи підозрюють, що поділ між клітинами тіла і статевими клітинами коралів може бути неповним, а деякі соматичні клітини можуть перетворюватися в статеві, дозволяючи соматичним мутаціям передаватися потомству.
Оскільки корали ростуть як колонії генетично ідентичних поліпів, соматичні мутації, що виникають в одному поліпі, піддаються впливу навколишнього середовища і проходять перевірку на «корисність», не зачіпаючи решту колонії. Клітини з потенційно небезпечними мутаціями можуть відмирати, а клітини з потенційно корисними мутаціями передають їх далі в міру зростання колонії, прискорюючи адаптацію коралів до умов навколишнього середовища.