Еволюція зупинилася на «живих викопних» рибах

Дослідження стародавнього сімейства гостроносих риб, відомих як гарс, знайшли перші переконливі докази того, що біологічний механізм може пояснити їх статус як «живих копалин». Деякі живі організми мають винятково низьку видову різноманітність і фізичні варіації від давніх предків, що змусило Дарвіна створити цей термін у 1859 році. Але чітких доказів механізму живих скам’янілостей раніше не існувало.

«Наша стаття показує, що живі скам’янілості — це не просто дивні історичні події, а фундаментальна демонстрація еволюційного процесу в природі», — каже еволюційний біолог Єльського університету Чейс Браунштейн. «Це не тільки допомагає нам краще зрозуміти біорізноманіття планети, але потенційно одного разу може бути застосоване для медичних досліджень і покращення здоров’я людини».

Браунштейн і його колеги зі США та Китаю виявили, що два різні види – довгоносі гари (Lepisosteus osseus) і алігаторові гари (Atractosteus spatula) – можуть давати плідне гібридне потомство, незважаючи на те, що від їх останнього спільного предка минуло 105 мільйонів років.

Востаннє у коней і ослів був спільний предок лише 4 мільйони років тому. Хоча вони можуть спаровуватися, щоб успішно виробляти потомство, відоме як мули, гібрид, як правило, безплідний. Команда виявила, що гари мають найдавнішого відомого спільного предка різних видів, що створюють плідні гібриди, фактично приблизно 60 мільйонів років.

Аналіз 1105 кодуючих ділянок ДНК у 481 виду щелепних хребетних виявив, що гари мають найповільніші темпи молекулярної еволюції з усіх, що може пояснити, чому їхні гібриди все ще можуть бути життєздатними та плідними, навіть після 100 мільйонів років як окремі види. Коли генетичні зміни відбуваються досить повільно, щоб навіть дуже різні види могли спаровуватися та створювати гібриди, еволюція нових видів також може сповільнитися.

«Ми показуємо, що повільна швидкість молекулярної еволюції гарів загальмувала швидкість їх видоутворення», — каже іхтіолог Єльського університету Томас Нір. «По суті, це перший випадок, коли наука показує, що родовід через внутрішній аспект своєї біології відповідає критеріям живих копалин».

Осетрові та веслононосі – види зі спільним походженням, які, як відомо, також дають плідні гібриди – мають такі ж повільні темпи еволюції. Однак gars був явним переможцем, коли справа доходить до повільності.

Вищі темпи еволюції означають, що якщо зазвичай ізольовані популяції якимось чином контактують і розмножуються, вони з меншою ймовірністю будуть сумісні одна з одною, кажуть дослідники.

«Чим повільніше мутує геном виду, тим більша ймовірність того, що він зможе схрещуватися з окремим видом, від якого він був генетично ізольований протягом тривалого періоду часу», — говорить Браунштейн.

Дослідники відзначають, що деякі живі скам’янілості можуть бути «випадковістю історії», як-от туатара (Sphenodon punctatus), яка була однією з кількох живих скам’янілостей, які, на відміну від гарів, не мали надзвичайно повільної швидкості генома. Вони вважають, що для живих скам’янілостей, отриманих у результаті надповільної молекулярної еволюції, як-от гарів, секретом є потужний механізм відновлення ДНК, який дозволяє виправляти мутації.

«Більшість видів раку є соматичними мутаціями, які представляють збої в механізмах відновлення ДНК індивіда», — каже Нір. «Якщо подальші дослідження доведуть, що механізми відновлення ДНК gar є надзвичайно ефективними, і виявлять, що робить їх такими, ми можемо почати думати про потенційне застосування для здоров’я людини».