Озеро Малави — уникальная природная лаборатория. За несколько миллионов лет в нем возникло более 800 видов цихлид. Кто-то стал хищником, кто-то приспособился соскабливать водоросли, фильтровать песок или питаться планктоном. Все они живут в одном водоеме, но занимают разные экологические ниши.
Группа ученых из Кембриджского и Антверпенского университетов решила выяснить, как такой взрыв биоразнообразия стал возможен. Они проанализировали ДНК более 1300 цихлид и обнаружили необычную особенность. У многих видов на пяти хромосомах большие участки генома оказались перевернуты. Эта мутация называется хромосомной инверсией.
В норме при размножении гены родителей перемешиваются. Но внутри инверсии рекомбинация заблокирована. Группа генов передается из поколения в поколение как единый блок, сохраняя удачные комбинации признаков. Ученые называют такие блоки «супергенами».
У цихлид эти супергены оказались связаны со зрением, слухом, поведением и даже определением пола. Рыбы, живущие на глубине до 200 метров, сталкиваются с полной темнотой, другим давлением и иной пищей. Супергены помогают им сохранять адаптации к этим условиям и не смешиваться с сородичами с поверхности.
Инверсии также работают как барьеры. Разные виды цихлид могут скрещиваться, но супергены ограничивают смешение, помогая поддерживать видовые границы. Особенно это важно там, где несколько видов живут бок о бок — например, на открытых песчаных участках.
Это своего рода набор инструментов, где собраны самые полезные приспособления. При скрещивании виды могут обмениваться целыми инверсиями, перенося готовые адаптации и ускоряя эволюцию.
— объясняет Мориц Блюмер из Кембриджа.
Хотя исследование посвящено цихлидам, хромосомные инверсии встречаются у многих животных, включая человека. Ученые все чаще рассматривают их как ключевой механизм, создающий биоразнообразие на Земле. Теперь, когда механизм стал понятнее, мы ближе к ответу на один из главных вопросов биологии: откуда берется такое разнообразие жизни.
