Дрозофилы тьмы

В ноябре 1954 года зоолог Сюичи Мори из Киотского университета (Япония) посадил популяцию плодовых мух Drosophila melanogaster в темницу. Там они сидят уже более 60 лет. Но не просто сидят, а эволюционируют, из поколения в поколение адаптируясь к условиям абсолютной темноты. Это самый долгий эксперимент лабораторной эволюции многоклеточных организмов. За это время сменилось больше 1500 поколений дрозофил – это как если наблюдать за эволюцией человека в течение 30 тысяч лет!

«Мухи тьмы» (Dark-fly) выращиваются во флаконах, которые хранятся в контейнерах с черными-черными внутренними стенками, накрытых черно-черной тканью и стоящих в темной-темной комнате самого темного университетского корпуса, расположенного в центре черной дыры! Когда нужно сменить флаконы или покормить подопытных, исследователи (насколько возможно, черные) используют слабый красный свет, который дрозофилы не воспринимают из-за отсутствия рецепторных белков, поглощающих красные волны. Изначально Мори разделил этих мух на три популяции, параллельно создав еще три контрольные в обычных условиях со сменой дня и ночи. Но со временем все контрольные и две «темные» популяции вымерли (из-за поломок инкубатора и болезней), осталась одна уникальная линия – и последователи умершего в 2007 году Сюичи Мори ныне по максимуму выжимают из нее свои научные работы.

Выглядят «мухи тьмы» как и обычные D. melanogaster, они не побледнели и не ослепли, как предполагал Мори, – вероятно, для этого эволюция должна длиться дольше. Лишь щетинки на их головах стали длиннее – они являются органами осязания, аналогичными кошачьим усикам. По сравнению со стандартными дрозофилами «темные» более чувствительны к некоторым запахам, больше двигаются, если внезапно вывести их в свет (эффект сохраняется даже спустя одно поколение, выращенное в условиях с нормальными дневными и ночными циклами). Они весьма неплохо приспособились к темной жизни и откладывают во тьму больше яиц, чем обычные дрозофилы. Возможно, их феромонные сигналы как-то отличаются по интенсивности при выборе партнеров, или имеют значение изменения в циркадных ритмах. Вот только какие гены ответственны за эти адаптации?

Несколько лет назад ученые секвенировали геном «мухи тьмы» и обнаружили 220 тысяч мононуклеотидных отличий от диких дрозофил и 4700 вставок и делеций ДНК. Однако большинство из них, скорее всего, не имеют отношения к жизни в темноте. Чтобы выявить искомые гены, к «мухам тьмы» подселили обычных, позволив им свободно спариваться во тьме в течение 49 поколений. За это время гены с уникальными адаптациями широко распространились по смешанной популяции, в то время как в контрольной, где нормальные мухи размножались в нормальных условиях, они не распространялись. Сравнив геномы мух в начале и в конце опыта, ученые вычислили 84 гена, среди которых наверняка есть те, что непосредственно ассоциируются с выживанием в темноте. Среди них гены, вовлеченные в обоняние, формирование запаховой памяти, синтез феромонов, циркадные ритмы.

Теперь японцы планируют изучить активность и конкретные функции этих генов-кандидатов, чтобы все понять окончательно. Для этого они внедрят выисканные мутации «мух тьмы» в геномы диких дрозофил, чтобы посмотреть, проявятся ли в обычной популяции «темные» черты. Самый долгий эволюционный лабораторный эксперимент продолжается.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: Genes to Genomes
Научная статья: G3:Genes|Genomes|Genetics (Izutsu et al., 2016)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если хотите поделиться информацией с вашими подписчиками, обязательно ставьте активную ссылку на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.