От Елизабет Пениси, 4 септември 2013 г., 13:00

ехолокация

Делфините и прилепите нямат много общо помежду си, но те споделят суперсила: И двамата ловуват плячката си, като издават високи звуци и слушат ехото. Сега проучване показва, че тази способност е възникнала независимо във всяка група бозайници от едни и същи генетични мутации. Работата предполага, че еволюцията понякога достига до нови черти чрез една и съща последователност от стъпки, дори при много различни животни. Изследването също така предполага, че тази конвергентна еволюция е често срещана и скрита в геномите, което потенциално усложнява задачата за дешифриране на някои еволюционни връзки между организмите.

Природата е пълна с примери за конвергентна еволюция, при която много отдалечени организми се оказват еднакви или имат подобни умения и черти: Птиците, прилепите и насекомите имат крила например. Биолозите предполагат, че тези новости са създадени на генетично ниво по принципно различни начини. Това беше случаят и с два вида прилепи и назъбени китове, група, която включва делфини и някои китове, които са се сближили в специализирана ловна стратегия, наречена ехолокация. Доскоро биолозите смятаха, че различни гени управляват всеки случай на ехолокация и че съответните протеини могат да се променят по безброй начини да поемат нови функции.

Но през 2010 г. Стивън Роситър, еволюционен биолог от Queen Mary, Лондонския университет, и колегите му установяват, че и двата вида ехолокиращи прилепи, както и делфините, имат еднакви мутации в определен протеин, наречен престин, който влияе върху чувствителността на изслушване. Разглеждайки други гени, за които е известно, че участват в слуха, те и други изследователи откриват няколко други, чиито протеини са променени по подобен начин при тези бозайници.

Сега екипът на Роситър разшири търсенето на тази така наречена молекулярна конвергенция до целия геном. Те секвенираха геномите на четири вида от различни клонове на родословното дърво на прилепите, два, които използват ехолокация и два, които не го използват. Те добавиха в съществуващите геномни последователности на голямата летяща лисица и малкия кафяв прилеп, друг ехолокатор. Еволюционният биолог Джо Паркър, също от Queen Mary, Лондонски университет, сравнява генетичните последователности на прилепите с тези от повече от дузина други бозайници, включително делфина. Той се фокусира върху 2300 гена, които съществуват в единични копия при всички прилепи, делфините и поне още пет други бозайници. Той оцени колко подобен е всеки ген на своите колеги при различни прилепи и делфините. Анализът разкрива, че 200 гена са се променили независимо по един и същи начин, Паркър, Роситър и техните колеги съобщават днес в Nature. Няколко от гените участват в слуха, но останалите засега нямат ясна връзка с ехолокацията; някои гени със споделени промени са важни за зрението, но повечето имат функции, които са неизвестни.

„Най-голямата изненада“, казва Фредерик Делсук, молекулярен филогенетик от Университета Монпелие във Франция, „вероятно е степента, в която конвергентната молекулярна еволюция изглежда е широко разпространена в генома“.

Геномикът Тод Касто от Токсаския университет в Арлингтън също е впечатлен: „Почти съм убеден, че намират нещо истинско и наистина е вълнуващо [и] доста важно.“ Той обаче е критичен към начина, по който е направен анализът, предполагайки, че подходът намира само косвени доказателства за молекулярно сближаване.

Откритието, че молекулярната конвергенция може да бъде широко разпространена в генома, е "горчиво сладко", добавя Касто. Биолозите, изграждащи родословни дървета, вероятно биват подвеждани, предполагайки, че някои организми са тясно свързани, тъй като гените и протеините са сходни поради конвергенцията, а не защото организмите имал скорошен общ прародител. Нито едно семейно дърво не е напълно в безопасност от тези подвеждащи ефекти, казва Кастое. „И в момента нямаме начин да се справим с това."

Елизабет Пениси

Лиз е старши кореспондент, отразяващ много аспекти на биологията за науката.