Хромосомные мутации помогли комарам пережить динозавров | Новости науки
Малярийные комары (Anopheles sp.) появились около 180 млн лет назад и успешно пережили массовое вымирание, уничтожившее динозавров. По мнению российских ученых, секрет живучести комаров кроется в «полезных мутациях».
Речь идет о хромосомных инверсиях, при которых происходит поворот участка хромосомы на 180 градусов. Такие изменения могут придавать комарам устойчивость к засухе или избыточной влажности, жаре, морозу и новым патогенам.
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.
«Каждая вторая буква ДНК в геномах африканских малярийных комаров является полиморфной, то есть имеет мутантный вариант. В геноме человека такие 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», — объяснил профессор Томского госуниверситета Игорь Шарахов.
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.
В статье, вышедшей в журнале Current Opinion in Insect Science (Q1), ученые рассказали, как хромосомные инверсии влияют на эволюцию одного из самых опасных насекомых на Земле. Одно из важнейших заключений исследований, изложенных в 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.