Газета Троицкий Вариант: Газета Троицкий Вариант # 48

Я, может, скажу крамольную вещь, но твердо уверен, что ситуация, когда «альтернативщиков» и прочих чудаков не было бы вообще, была бы еще более ненормальной. Тогда бы их, пожалуй, нужно было разводить специально, по каким-нибудь необычным методикам, чтобы жизнь не прекратила свое течение... Да, появление «фриков» неизбежно там, где вообще требуется обновление.

Михаил Бурцев

Один из краеугольных камней современной теории эволюции — идея о ее градуальности. В соответствии с ней, отбор последовательно закрепляет мутации, каждая из которых слабо влияет на фенотип. Шаг за шагом этот процесс приводит к появлению сложных адаптаций и разнообразию видов. Теория говорит, что для того, чтобы такая пошаговая эволюция имела место, необходима адаптивность каждой мутации или хотя бы ее нейтральность. Однако, теория Мото Кимуры, разработанная в 1985 г., предлагает дополнительный альтернативный сценарий.

Кимура рассмотрел случай, когда приспособленность организма зависит от нелинейного взаимодействия разных генов. При взаимодействии разных вариантов (аллелей) двух генов может возникнуть ситуация когда невозможно эволюционировать пошагово из одного состояния в другое. Допустим, что в одном гене возможны два варианта (A и a) а в другом гене вариант (B и b). Если приспособленность индивидуумов с генотипом AB и ab высокая, а состояние генотипов Ab и aB приводят к низкой приспособленности. Тогда, получается, что для эволюции от варианта АB к аb необходимо совпадение мутаций сразу по обеим копиям гена, так как если мутация будет одна, то адаптивность снизится. Однако, Кимура заметил, что если рассматривать не отдельную особь, а популяцию в целом, то вероятность прыжка через долину с низкой приспособленностью увеличивается. Причина в том, что ситуация, когда популяция состоит только из особей с генотипом АB маловероятна, обычно в ней присутствует некоторое число мутантов Аb и аB. А в этом случае переход от АB к аb может произойти без фиксации промежуточного фенотипа с худшей приспособленностью.

В работе [1] исследователей из Центра геномной регуляции в Барселоне, Испания и Университета Мичигана, США изучалась эволюция митохондриальной транспортной РНК. Они рассмотрели переключения между Уотсон-Криковскими парами AU и GC (см. рис. 1) и показали, что промежуточные варианты GU и AC связаны с уменьшением приспособленности. Полученные для межвидовой и внутривидовой вариации результаты находятся в соответствии с гипотезой Кимуры о компенсаторной эволюции. Подобные компенсаторные переключения, из AU в GC, или наоборот, составляют основную долю от всех замен во вторичный структурах мт-тРНК, что показывает, что эти молекулы эволюционирует не шаг за шагом, как предсказывает классическая теория, а почти одновременной фиксацией двух отдельных мутаций. Исследователи говорят, что «Несмотря на наглядность пошаговой модели адаптивной эволюции, кажется, что для мт-тРНК большинство замен зависят от популяционной динамики, позволяющей перепрыгивать к лучшей приспособленности».

«Наша работа показывает, что невозможно описать эволюционный процесс целого класса молекул (митохондриальных тРНК) без понимания, как различные полиморфизмы взаимодействуют друг с другом в одной популяции», — говорит Фёдор Кондрашов, основной автор статьи и руководитель группы Эволюционной геномики в Центре геномной регуляции. «Наши результаты показывают, что некоторые мутации, уменьшающие приспособленность, не обязательно являются эволюционными тупиками. Наоборот, две по отдельности вредные мутации, которые в комбинации дают полезный эффект, открывают новые пути для дальнейшего движения эволюции», объясняет Кондрашов.

Федор Кондрашов ответил на вопросы ТрВ.