Эволюционный скачок у аквилегий

Считается, что эволюционное формирование признака или возникновение вида занимает сотни, тысячи или даже миллионы лет. Но недавно сотрудники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре зафиксировали резкий эволюционный скачок у аквилегий.

В Колорадо у водной популяции аквилегий возникла мутация, из-за которой многие растения лишились шпор — частей околоцветника, заполненного нектаром. Такие мутации — не редкость для аквилегий, но внимание ученых привлекло то, что отличительный признак отсутствовал не у одного растения, а у четверти популяции.

После исследования генома растений ученые пришли к выводу, что за формирование шпор и нектарников отвечает всего один ген — APETALA3-3. Однако, сбой в работе этого гена вызывает радикальное изменение морфологии. При подавлении этого гена образуются цветки без лепестков и шпор. Вместо этого растение формирует чашелистик.

Исследователи отмечают, что, если бы эти цветы сохранились в летописи окаменелостей, ученые могли бы идентифицировать их как представителей разных родов. Также, возможно, ученые были бы в замешательстве, не найдя никакой промежуточной формы, документирующей переход от одной морфологии к другой.

Один из авторов исследования Скотт Ходжес объясняет, что такие эволюционные скачки зависят от типа гена, подвергающегося изменениям. Выявлено, что APETALA3-3 относится к генам, которые отвечают за формирование органа целиком. Это может быть как плохой, так и хорошей новостью. С одной стороны, большинство мутаций в подобных генах, говорит Ходжес, приводят к ужасным последствиям. С другой стороны, благоприятные мутации дают надежду, что эволюция может происходить отдельными большими скачками, помогая растениям быстро адаптироваться к новым условиям.

Едва обнаружив эту популяцию, ученые были в замешательстве и не могли понять, почему естественный отбор так благоприятствует этой мутации, которая охватила около четверти от всех особей. Шпоры с нектаром служат для привлечения опылителей, и аквилегии, лишенные этих органов, должны были потерять преимущество. Тем не менее, на удивление исследователей, мутанты даже в таких условиях производили больше семян. Разгадка этого феномена крылась во вредителях: в ходе наблюдений ученые убедились, что тля и олени предпочитают цветы с нектарными шпорами, обходя стороной мутантов и не повреждая их.

Сейчас исследователи пытаются выяснить, когда появилась эта мутация, а также наблюдают за тем, как она наследуется в популяции. Как говорит Скотт Ходжес: «Истоки естественного отбора могут оказаться совершенно неожиданными, и он далеко не всегда таков, каким вы его себе представляете».