Группа ученых под руководством Корнелии Баргманн (Cornalia Bargmann) из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке (США) изучала, как черви-нематоды приспосабливаются к новым условиям.

 Manuel Zimmer

"Спящая" личинка (сверху) и взрослая особь(снизу) нематоды Caenorhabditis elegans.

Черви-нематоды Caenorhabditis elegans отличаются относительно простым устройством генома и быстрым темпом размножения, что позволяют использовать их для изучения эволюционных процессов. В природных условиях существует две формы этих червей - обычные нематоды и так называемые "спящие" личинки. У "спящих" личинок отсутствуют половые органы, они не питаются, и их рост прекращается практически сразу после рождения.

В случае гибели большинства особей из другой группы такие личинки могут выйти из "спячки" и превратиться в обычных нематод. Считается, что это помогает червям избежать "перенаселения" и резкого вымирания популяции в тот момент, когда источник пищи резко иссякнет. Численность "спящих" личинок регулируется особыми химическими сигналами - феромонами, концентрация которых повышается при росте размеров популяции.

В лабораторных условиях этот сигнал часто распознается неправильно - большое количество "спящих" личинок появляется при постоянном изобилии пищи из-за разрастания популяции нематод, что ограничивает рост численности червей.

Баргманн и ее коллеги заметили, что через несколько поколений Caenorhabditis elegans смогли приспособиться к постоянному избытку пищи. Ученые обнаружили механизм этого приспособления, секвенировав геном нематод из двух популяций червей, которые выращивались в разных лабораториях в течение четырех и 50 лет.

Сравнение с геномом "диких" нематод показало, что эти черви приобрели устойчивость к феромонам благодаря удалению определенного участка в генах srg-36 и srg-37, необходимых для "сборки" белков, задействованных в работе рецепторов, "считывающх" химические сигналы из внешней среды.

Отключение srg-36 и srg-37 позволило нематодам приспособиться к постоянному изобилию пищи.

Биологи проверили свои выводы - они "восстановили" эти гены, и переместили рецепторы из усиков нематод в нервные клетки, отвечающие за реакцию на химические раздражители. В статье отмечаются, что такие особи начинали ползти в другую сторону при повышении концентрации феромонов в окружающей их почве. Это подтверждает то, что эти гены отвечали за распознавание феромонного сигнала.

Ученые отмечают, что обе популяции приобрели устойчивость к феромонам независимо друг от друга, на что указывает различная длина удаленных участков и их расположение в геномах нематод. Кроме того, схожий механизм защиты от "перенаселения" был модифицирован ближайшими родственниками этих червей - нематодами Caenorhabditis briggsae - аналогичным образом.

Как считают авторы статьи, появление схожих эволюционных приспособлений к изменению условий окружающей среды в разных популяциях и видах нематод позволяет говорить о том, что изменения генома в таких случаях можно предугадывать.