Хромосомные мутации помогли комарам пережить динозавров
Малярийные комары — один из самых устойчивых видов, существующих на планете уже почти 180 миллионов лет. Генетические исследования, которые проводят ученые Томского государственного университета и других научных центров во всем мире, помогают понять, за счет чего комарам удается выживать даже в самых неблагоприятных условиях. Главная причина — «полезные» мутации, которые накопились в геноме этих насекомых и распространяются под давлением отбора в максимально короткие сроки.
В обзорной статье, вышедшей в журнале Current Opinion in Insect Science (Q1), ученые рассказывают, как хромосомные инверсии влияют на эволюцию одного из самых опасных насекомых на Земле.
«Предмет нашего исследования – хромосомные инверсии. Это вид перестройки, при которой происходит поворот участка хромосомы на 180 градусов, – объясняет один из авторов статьи, ученый Биологического института ТГУ и Политехнического университета Вирджинии Игорь Шарахов. – Хромосомные инверсии могут обеспечивать малярийным комарам те свойства, которых эти насекомые не имели ранее, например, устойчивость к засухе или избыточной влажности, к холоду или теплу, приспособление к питанию кровью на новых хозяевах, адаптация к новым патогенам и прочее. Благодаря высокой скорости хромосомных изменений, малярийные комары благополучно выжили даже в условиях массового вымирания флоры и фауны на планете».
По сравнению с крупными животными, такими как динозавры или мамонты, малярийные комары способны эволюционировать значительно быстрее, а значит, они более пластичны в приспособлении к изменяющимся условиям внешней среды на протяжении миллионов лет.
Динозавры и мамонты жили примерно по 70–80 лет, а половозрелости достигали только к 14–15 годам. Комары становятся половозрелыми уже через 7–10 дней после развития из яйца. Соответственно, за год комары могут проходить через несколько поколений, в отличие от более крупных животных. Генные и хромосомные мутации возникают в половых клетках спонтанно, поэтому каждое новое поколение – это возможность для новых мутаций, которые могут оказаться полезными в таких условиях и сохраниться в следующем поколении.
«В ранее опубликованных исследованиях, в которых мне довелось участвовать, было показано, что каждая вторая буква ДНК (азотистое основание нуклеотида) в геномах популяций африканских малярийных комаров является полиморфной, то есть имеет мутантный вариант, – рассказывает Игорь Шарахов. – Для сравнения, в геноме человека такие генные мутации встречаются в 100 раз реже. Именно накопленные в ходе эволюции генные мутации позволяют комарам быстро приспосабливаться к изменениям среды, а также вырабатывать устойчивость к разнообразным инсектицидам, используемым для контроля их численности».
Кстати, первые динозавры и комары появились на Земле примерно в одно время – в триасовом периоде, между 240 и 220 миллионов лет назад. После массового триасово-юрского вымирания живых существ 201 миллионов лет назад динозавры стали значительнее разнообразнее и продолжали быть доминирующими наземными позвоночными до их вымирания 66 миллионов лет назад.
Малярийные комары (род Anopheles) возникли 179 миллионов лет назад. Примерно в это же время начало увеличиваться видовое разнообразие цветковых растений, нектаром которых питались комариные самцы и самки до кровососания. Некоторые ученые считают, что малярийные комары способствовали вымиранию динозавров.
«Дело в том, что малярия в то время была относительно новой болезнью, и иммунная система динозавров плохо справлялась и паразитами Plasmodium, переносимыми комарами во время кровососания, – поясняет Игорь Шарахов. – Поэтому, когда численность комаров значительно увеличилась в тропических и субтропических условиях мелового периода с 145 до 66 миллионов лет назад, динозавры много и тяжело болели, в отличие от современных рептилий и млекопитающих, у которых иммунная система приобрела способность бороться с болезнью».
Таким образом, динозавры уже находились в состоянии упадка перед своим вымиранием, непосредственно вызванным последствиями падения метеорита на Землю 66 миллионов лет назад. После последнего массового вымирания малярийные комары увеличили видовое разнообразие и расширили диапазон хозяев для питания кровью, добавив к выжившим амфибиям и рептилиям также млекопитающих и птиц. В настоящее время насчитывается почти 500 видов малярийныx комаров рода Anopheles, из которых около 40 способны переносить возбудителей малярии человека.
Имеются исследования, которые показывают, как разные виды комаров генетически приспосабливаются к тем или иным условиям. Так, ученый БИ ТГУ Владимир Стегний с соавторами изучал сдвиг частоты температурно-зависимых инверсий у малярийных комаров в ответ на изменение климата. Они обнаружили десятикратное снижение частоты инверсии «холодоустойчивости» 2R1 в двух сибирских популяциях евразийского вида An. messeae в период с 1975 по 2013 годы.
Другая интересная закономерность заключается в том, что даже у далеких друг от друга видов, которые в эволюции разошлись довольно давно, в схожих условиях идут одинаковые эволюционные процессы.
Одно из важнейших заключений исследований, изложенных в обобщающей статье, – инверсионные полиморфизмы у насекомых существуют и функционируют в разных пространственных и временных масштабах: они могут быть эволюционно стабильными, если внешние условия мало меняются, или быстро возникать в ответ на резкое изменение окружающей среды. Кроме того, хромосомные инверсии влияют на эволюцию генома насекомых, приводя к различиям между вариантами генов, что в конечном счете и способствует адаптации видов к разнообразным условиям.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно