Оказалось, кораллы Элкхорна (Acropora palmata) могут передавать потомству мутации, накопленные в клетках тела. Как правило, перенос мутаций возможен только через половые клетки, и ученые не до конца понимают, как кораллам удается преодолеть это ограничение. Однако такой механизм, вероятно, позволяет кораллам быстрее проверять полезность мутаций и лучше адаптироваться к меняющейся среде обитания.
Acropora palmata/ © Iliana Baums
Ученые из Университета штата Пенсильвания (США) сделали открытие, бросающее вызов более чем столетним представлениям об эволюции. Они показали, что кораллы Элкхорна (Acropora palmata) передают своим потомкам соматические мутации — изменения в последовательности ДНК, произошедшие не в половых клетках, а в клетках остального тела.
Результаты исследования, опубликованного в журнале Science Advances, демонстрируют новый путь к достижению генетического разнообразия, обеспечивающего новые адаптации, которые необходимы для выживания кораллов в быстроменяющихся условиях окружающей среды.
Для большинства животных новая мутация может привести к эволюционному изменению только в том случае, если она произошла в половой клетке, например в яйцеклетке или сперматозоиде. Считалось, что мутации, происходящие в остальных частях тела, то есть в соматических клетках, не могут наследоваться. Но у кораллов, похоже, есть способ обойти это ограничение.
У большинства организмов репродуктивные клетки отделяются от остальных клеток тела на ранних стадиях развития. Мутации в них способствуют эволюции вида, но это не слишком быстрый процесс. Кораллы способны размножаться и почкованием, и половым путем. У коралла Элкхорна, кроме того, некоторые яйцеклетки могут превращаться в жизнеспособное потомство без участия второго коралла. Именно это позволило ученым искать потенциальные соматические мутации у коралла-родителя и отслеживать их у его потомства.
Исследователи провели генотипирование образцов кораллов, собранных из десяти мест одной обширной колонии, представляющей потомство одного родителя, и из пяти соседних колоний. Результаты показали, что все шесть отдельных колоний принадлежали к одному и тому же исходному генотипу, то есть были клонами, появившимися из половых клеток одной особи или же в процессе ее почкования.
Таким образом, любая генетическая вариация, обнаруженная у этих кораллов, была бы результатом соматической мутации. Команда выявила в общей сложности 268 соматических мутаций в образцах, причем каждый образец содержал от двух до 149. При этом 50% соматических мутаций передавались по наследству.
Точный механизм этого процесса пока не известен, но авторы работы подозревают, что разделение между клетками тела и половыми клетками кораллов может быть неполным, а некоторые соматические клетки могут превращаться в половые, позволяя соматическим мутациям передаваться потомству.
Поскольку кораллы растут как колонии генетически идентичных полипов, соматические мутации, возникающие в одном полипе, подвергаются воздействию окружающей среды и проходят проверку на «полезность», не затрагивая остальную колонию. Клетки с потенциально опасными мутациями могут отмирать, а клетки с потенциально полезными мутациями передают их дальше по мере роста колонии, ускоряя адаптацию кораллов к условиям окружающей среды.
