Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению

Яйцо действительно появилось первым. Откладывание яиц возникло в глубине эволюции, задолго до того, как животные вышли на сушу.

На протяжении всей эволюции в животном мире было множество независимых переходов к живорождению, включая насекомых, рыб, рептилий и млекопитающих. Однако эти примеры мало что говорят о количестве генетических изменений, необходимых для перехода от яйца к живому потомству.

Теперь международная группа исследователей под руководством постдока ISTA Шона Станковски на примере скромной морской улитки выявила генетические изменения, которые лежат в основе перехода к живорождению. Главное преимущество изучения этого феномена на морских улитках: Живородящие развились у этих организмов в течение последних 100 000 лет, что в эволюционном плане является мгновением. Таким образом, эти морские улитки могут дать уникальный шанс раскрыть генетическую основу живорождения.

Почти все млекопитающие рожают живыми, и эта функция сопровождает их эволюцию уже около 140 миллионов лет. Однако в данном исследовании мы можем изучить, как живорождение развилось у морских улиток совершенно независимо и гораздо более недавно, — говорит Станковски.

Главный вывод команды: переход к живорождению вызван примерно 50 генетическими изменениями, которые разбросаны по всему геному улитки.

Один вид, более сотни названий

Приморская морская улитка Littorina saxatilis — самое неправильно идентифицированное существо в мире, сообщила в 2015 году газета The Guardian. На протяжении столетий ученые более ста раз описывали ее как новый вид или подвид, несмотря на то, что она часто встречается у берегов Северной Атлантики. Вся эта путаница, вероятно, возникла из-за многочисленных вариаций раковин и мест обитания этого вида. Кроме того, у L. saxatilis уникальный способ размножения: он эволюционировал в сторону живорождения, в то время как родственные ему морские улитки откладывают яйца. «Ученые в основном изучали вариации раковин L. saxatilis, а не то, что отличает этот вид от его родственников, откладывающих яйца. Реальность такова, что этот вид улиток является странным, когда речь идет о стратегии размножения», — говорит Станковски.

Потеря яйца, шаг за шагом

Открытием для нас стал момент, когда Станковски составил филогенетическое древо, или эволюционную «родословную», L. saxatilis и других родственных видов Littorina, откладывающих яйца, используя целые геномные последовательности. Он показал, что, хотя живорождение — единственный признак, отличающий L. saxatilis от его родственников, откладывающих яйца, L. saxatilis не образует единой эволюционной группы. Именно это несоответствие между репродуктивной стратегией и происхождением в конечном итоге позволило Станковски и его коллегам отделить генетическую основу живорождения от других генетических изменений в геноме улитки.

Нам удалось выявить 50 геномных областей, которые в совокупности определяют, откладывают ли особи яйца или рождают живую молодь, — говорит Станковски.

Мы не знаем, что именно делает каждый регион, но мы смогли связать многие из них с репродуктивными различиями, сравнив паттерны экспрессии генов у улиток, откладывающих яйца и рождающих живых детенышей.

В целом, полученные результаты позволяют предположить, что живорождение развивалось постепенно, путем накопления множества мутаций, возникших за последние 100 000 лет.

Издержки и преимущества живорождения

Исследование показывает, что переход к живорождению позволил улиткам распространиться на новые территории и места обитания, где яйцекладущие не могут выжить и размножаться. Однако точные преимущества живорождения у этих улиток остаются загадкой.

Мы не знаем наверняка, но переход от откладывания яиц к живорождению мог произойти в результате естественного отбора, благоприятствующего увеличению времени хранения яиц, когда они в конечном итоге вылупляются внутри матери. Мы предполагаем, что яйца могли быть более восприимчивы к высыханию, физическим повреждениям и хищникам, — говорит Станковски.

В живородящих особях потомство защищено от внешних воздействий до тех пор, пока оно не сможет само о себе позаботиться, добавляет он. Но, решив одну проблему, живородящие, несомненно, создали бы другие.

Дополнительные инвестиции в потомство почти наверняка предъявили бы новые требования к анатомии, физиологии и иммунной системе улиток. Вполне вероятно, что многие из выявленных нами геномных областей участвуют в реагировании на подобные вызовы.

Картирование функции каждого гена

Хотя работа проливает новый свет на процесс перехода от яиц к живому потомству, на многие вопросы еще предстоит ответить.

Большинство генетических инноваций на самом деле очень старые и запутанные в эволюционных масштабах, что затрудняет изучение их происхождения, — говорит Станковски.

Эти улитки позволили нам сделать именно это, но мы только начали изучать то, что они могут рассказать нам о происхождении новизны.

В качестве следующего шага исследователи хотят определить функцию каждой мутации.

Мы стремимся понять, как каждое генетическое изменение шаг за шагом формировало форму и функции улиток на пути к живорождению, — заключает Станковски.

05.01.2024


Подписаться в Telegram



Биосфера

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом

Новое исследование, проведенное под руков...

Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции

Исследование, проведенное под руководство...

Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом

Возможно, вы знаете дрожжи как орган...

Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini

Международному научному коллективу, состоящему...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса