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 Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
Может ли человек или другое животное воспользоваться преимуществами сна, не смыкая глаз? Этим вопросом задалась команда американских нейробиологов. Они провели эксперимент на грызунах и выяснили, что «включения и выключения» нейронной активности в коре бодрствующих мышей позволяют вызвать некоторые эффекты, аналогичные тем, которые появляются во время фазы медленного сна. Более того, такой подход помог добиться улучшения памяти. Теперь ученые хотят повторить эксперимент на людях.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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