Раніше вважалося, що найбільший внесок в еволюційні процеси вносять мутації в загальних для великої кількості видів генах. Однак, вивчаючи рід квітів Mimulus, вчені спостерігали зворотну картину: зміни одного унікального для цих рослин гена призвело до зміни кольору пелюсток, запилення і згодом до утворення нових видів.
Квіти Mimulus / © Yuan Mimulus Lab, Pete Morenus / UConn
Губастики (Mimulus) — рід трав’янистих рослин. Його представники ростуть на суворих, багатих мінералами грунтах і вкрай різноманітні за формою і кольором квіток, що варіюється від жовтого і рожевого до темно-червоного. В процесі еволюції деякі квітки повністю втратили жовті пігменти. Вчені з Університету Коннектикуту (США) пояснили, що сталося з Mimulus на генетичному рівні і як це вплинуло на еволюцію видів. Результати дослідження опубліковані в журналі Science.
За колір пелюсток губастиків відповідають пігменти-каротиноїди. Близько п’яти мільйонів років тому губастики втратили жовті каротиноїди, проте придбали рожеві, залучаючи бджіл-запилювачів. Пізніше їх нащадки накопичили мутації в гені під назвою YUP, які відновили синтез жовтих каротиноїдів, і змішання рожевих і жовтих пігментів призвело до утворення червоних квітів, як пишуть вчені у своєму дослідженні (правда, змішання рожевого і червоного призводить швидше до помаранчевого кольору. — прим.ред.): тепер вони не залучали місцевих бджіл, їх почали запилювати колібрі. Внаслідок цього рослини з червоними квітками виявилися генетично ізольовані і стали окремим видом.
Ген Yup вчені виявили в області геному Mimulus, до якої відносяться ще три новіших гени, що не зустрічаються у інших рослин. Вони являють собою копії генів з інших частин геному Mimulus. Зокрема, YUP – насправді часткова копія стародавнього гена, який взагалі не належить до кольору і синтезу пігментів.
- Вчені знайшли біля берегів Каліфорнії загадкову істоту (фото)
- Фізики продемонстрували технологію контролю за блискавками (відео)
- Міжнародний союз геологів остаточно заявив: антропоцен не настав
Коли дослідники намагалися з’ясувати функцію YUP, то виявили, що ген впливає на головний регулятор синтезу каротиноїдів. YUP виробляв багато малих РНК, які пригнічували ген каротиноїдів, тому жовті квіти повністю зникли п’ять мільйонів років тому. Накопичення мутацій заблокувало функцію YUP і знову зробило можливим синтез жовтих пігментів.
Науці відомо вкрай мало прикладів подібних генів, які продукують малі РНК, що впливають на ознаки, важливі для появи нового виду. Два інших гени – сусіди YUP так само впливають на забарвлення Mimulus. Унікальність цих трьох генів, знайдених лише у кількох близькоспоріднених видів Mimulus, є надзвичайно важливою для розуміння формування нових видів.
Майже кожен окремий вид має невелику кількість унікальних для себе генів. Але вважалося, що такі гени не вносять великого внеску в еволюцію, а на неї впливають, навпаки, зміни в загальних для великого числа різних видів генів. Автори нового дослідження спростували цю гіпотезу, показавши, що специфічні для роду гени також можуть ставати причинами появи нових видів.