Эволюция, наблюдаемая у рыб в одном поколении

Теория эволюции была разработана без понимания генетики, и, хотя наша способность изучать гены значительно улучшилась, эти достижения произошли только в последние несколько десятилетий. Это оставило эволюцию в значительной степени не изученной экспериментально за пределами микроорганизмов. Поскольку бактерии могут быстро создавать много новых поколений, ученые смогли использовать их в качестве модели эволюции в лаборатории, но это же явление было продемонстрировано в течение нескольких поколений только у нескольких животных, таких как птицы и ящерицы.

В пятилетнем исследовании ученые теперь показали, что рыба-колюшка могла изменять некоторые свои черты в течение одного поколения. О работе, возглавляемой доктором Дэниелом Бернером из факультета наук об окружающей среде Базельского университета, было сообщено в журнале Nature Communications 21-го апреля.

В этом исследовании ученые изучили рыбу-колюшку, которая адаптировалась по-разному в зависимости от того, жила ли они в озере или в реке. Эти две популяции рыб проявляют различные черты, такие как поведение при поиске пищи и защите от хищников. Исследователи исследовали геномы обитателей озер и геномы обитателей рек, чтобы найти гены, которые отличались между ними. Хотя эти популяции будут сходными и несут более или менее одинаковые гены, можно найти небольшие вариации последовательности, специфичные для каждой популяции.

Исследователи скрещивали речную рыбу с озерной рыбой в течение нескольких поколений, чтобы создать генетически разнообразную группу рыб. Тысячи рыб из этой группы были затем выпущены в естественную среду обитания ручья, которая не имела других препятствий, подвергая этих экспериментальных рыб естественному отбору в течение одного года.

«Гипотеза этого эксперимента заключалась в том, что в среде обитания реки, в которой экспериментальные животные должны были выживать, генетические варианты исходной популяции реки будут увеличиваться по частоте», – говорит Бернер. «Однако мы понятия не имели, будет ли это измеримо в течение одного поколения».

Рыбу, оставшуюся после года, затем ловили, и данные о последовательности их геномов сравнивали с данными из родительских популяций речных и рыбных обитателей. Это позволило исследователям рассчитать, насколько быстро меняются гены.

Ученые обнаружили, что варианты, переносимые речной рыбой, увеличились примерно на 2,5 процента, уменьшив варианты озерной рыбы на такое же количество. Это также показало, что даже в этот короткий период времени они свидетельствовали об эволюционной адаптации в геноме.

В Боденском озере и его окрестностях можно найти два экотипа колюшек. Каждый из них развивался под влиянием своей специфической среды обитания: озеро – слева и река – справа. Два экотипа различаются по многочисленным морфологическим и поведенческим признакам; наиболее поразительными являются различия в размерах тела и в племенной окраске самцов. / Университет Базеля, Даниэль Бернер

«На первый взгляд эта разница может показаться небольшой, но она действительно существенна, если ее экстраполировать на несколько десятков поколений», – сказал Бернер. «Такая быстрая эволюция может помочь некоторым организмам справиться с текущими быстрыми изменениями окружающей среды, вызванными людьми».

DOI: 10.1038/s41467-020-15657-3

Вас также может заинтересовать:

• 9 самых странных морских существ, когда-либо обнаруженных
• Древняя рыба раскрывает эволюционное происхождение человеческой руки
• Зачем рифовые рыбы меняют пол?