Юлия Сергеева

© "Конкурент" приложение к ВСП

Наука и техникаМир

2250

30.09.2007, 11:38

Летописцы генов Байкала

Ни один учёный не рискнёт назвать точное количество обитателей Байкала, потому что это число постоянно меняется. В байкальской чаше, почти закрытой для остального мира, уже 28-30 млн. лет совершается своя автономная эволюция.

В генетических летописях живых существ остались следы загадочных «взрывов видообразования», рождавших огромное количество новых видов живых существ. Раскрыть причины и механизмы этих взрывов пытаются учёные Лимнологического института СО РАН.

Букеты эволюции

— Абсолютное большинство биологов, которые когда-либо соприкасались с древними озёрами Земли, волнует одна загадка, — рассказывает доктор биологических наук, заведующий лабораторией геносистематики Лимнологического института СО РАН Дмитрий Щербаков. — Почему в озере, которое практически закрыто от всего остального мира, живёт фантастическое количество самых разных живых существ? Какие механизмы ускоряют машину внутренней эволюции?

Исследования древних озёр планеты, таких как африканский «брат» Священного озера — Танганьика, не раз ставили учёных в тупик. Пришлось менять даже толкование понятия «вид». Из школьных учебников мы знаем, что вид — это группа особей, которые живут на одной территории, имеют чётко выраженные внешние признаки, отличающие их от других видов, и не могут иметь с ними плодовитого потомства.

Но всё не так просто. К примеру, в Байкале обнаружено огромное количество организмов, отнести которые к тому или другому виду очень трудно, потому что между видами непрерывный спектр переходных форм. У некоторых живых существ озера есть и ещё одна интересная особенность — непреодолимые барьеры между популяциями. К примеру, один из видов бокоплавов — амфипод, живущий по периметру Байкала, образует четыре популяции, между которыми отсутствует «поток генов». Проще говоря — по всем признакам, они могут давать потомство, но почему-то никогда не скрещиваются. Почему это происходит, пока для учёных загадка.

Ещё интереснее данные, полученные на Танганьике (иркутские учёные входят в консорциум российских и зарубежных лабораторий, которые занимаются изучением видового разнообразия параллельно в двух озёрах — сибирском и африканском). Так вот, в Танганьике живут цихловые рыбы, совсем не похожие друг на друга внешне, но имеющие сходные, почти идентичные геномы. А это значит, что они могут иметь потомство. Зато одинаковые по строению тела рыбы, живущие в похожих условиях, скрещиваться не могут — слишком далеко они разошлись генетически.

Ещё более удивительной оказалась судьба одного из видов простенькой аквариумной рыбки — пицилии. Самочки этого вида с некоторых пор отказались от полового размножения, перейдя на партеногенез (появление потомства без оплодотворения самцом). Ядро половой клетки такой рыбки делится на два, но сама клетка остаётся единой. Позже эти два ядра сливаются и дают начало новой жизни. Самец в этом случае нужен только для того, чтобы запустить автономный процесс оплодотворения, то есть исполнить с самкой обычный для этих рыбок брачный танец. Такие самки используют для танца любого самца другого вида.

Предок по генам

Появление нового вида — это всегда способ выжить. «Неприкосновенный запас», который природа использует, когда целым популяциям животных грозит гибель или появляются новые возможности. «Если бы мир не менялся, то единственным видом на Земле был бы примитивный шарик, питающийся солнечным светом», — смеётся Дмитрий Щербаков. Но отчего именно в Байкале такое огромное количество видов? Получается, что здесь природа щедро раздавала своё «секретное оружие».

— Нужно чётко понимать, что Байкал для человека — просто крупное озеро, а для крохотных его жителей — это целая планета, причём в сотни раз большая, чем Земля для человека, — рассказывает Дмитрий Щербаков. — Прародиной человека называют район озера Танганьика. Так вот, для неспешного преодоления пешего расстояния от Танганьики до мыса Горн в Южной Америке (при условии существования Берингового моста) людям понадобилось бы всего два поколения. А байкальским прибрежным моллюскам, чтобы пройти маршрут от Култука до Северобайкальска, нужны сотни поколений!

Учёные обнаружили, что в истории Байкала были периоды, когда механизм образования новых видов имел «взрывной» характер. Для части живых существ учёные могут назвать даже примерную дату этого события. К примеру, у байкальских амфипод общий предок существовал порядка 30 млн. лет назад. После чего произошло некое загадочное событие, и эти ракообразные разделились на большое количество видов. Механизмы этого взрыва, называемого адаптивной радиацией, до сих пор неизвестны.

— Откуда мы можем знать, когда у амфипод был общий предок? Классическая биология не может дать таких данных, нужна молекулярная генетика и математическое моделирование, — говорит Дмитрий Щербаков. — Похожими исследованиями занимаются в Новосибирске, на Дальнем Востоке, в Улан-Удэ. Мы работаем с Англией, Бельгией, Голландией, Францией, Финляндией. В нашей лаборатории делали дипломы около десятка молодых учёных из университетов Западной Европы.

Изюминка иркутян — новые методы анализа последовательностей ДНК.

— Мы сравниваем нуклеотидные последовательности генов, — рассказывает Дмитрий Щербаков. — Природа экономна и десять раз велосипед не изобретает. За одинаковые функции (к примеру, связывание кислорода) в разных организмах отвечают одни и те же гены. Если этот ген был уже изобретён у нашего общего предка, то потом он наследуется всеми потомками. Другое дело, что в процессе эволюции такой ген слегка изменяется из-за мутаций. Мутации закрепляются в ряду поколений, и чем больше отличий между такими генами из разных видов организмов, тем больше времени прошло с момента существования их общего предка.

Особенно учёных заинтересовали рачки амфиподы, живущие на песчаных полянках и растениях в районе от Ольхонских Ворот до Култука. Они попали в ситуацию, называемую генетиками «бутылочным горлышком». Такую стадию сейчас проходят гепарды, большая часть которых была уничтожена. Генетический фонд нескольких семей этих кошек теперь очень скуден.

— Вероятнее всего, в районе Ольхонских Ворот произошла катастрофа, в результате которой практически все рачки погибли, — считает учёный. — Похоже, что это было сильнейшее землетрясение, когда весь берег Байкала «нырнул» в воду примерно на 20 м. Следы этой катастрофы есть и в генетической летописи других видов байкальских организмов.

Самое интересное, что время массовой гибели ольхонских песчаных рачков примерно совпадает со временем, когда Байкал покинула Ангара. То есть около 23 тыс. лет назад. А ведь в это время человек уже существовал!

Модель катастрофы

Когда биологи получили данные, в игру вступают математики. При помощи набора своих методов и мощных компьютеров они могут создать «модель индивидуальной эволюции». К примеру, взять какой-нибудь вид животных и устроить ему «резкое изменение условий жизни», а потом посмотреть, что получится.

— Результаты иногда бывают очень любопытными, — говорит Дмитрий Щербаков. — К примеру, есть такой «экологический признак», как размер клюва у птичек. Допустим, что когда-то на обособленный остров попали птицы с маленьким клювом. В процессе эволюции клюв растёт и наконец достигает оптимального размера — он соответствует размеру орешков, которые растут на этом острове. Казалось бы — вот он, венец развития.

Но именно в этот момент птички начинают очень сильно друг с другом конкурировать за орешки. Ведь возможности у всех равные! И любопытно, преимущество получают так называемые «крайние» формы, которые питаются либо слишком крупными, либо очень мелкими орешками.

Зачем учёным заниматься такими «теоретическими играми»? Возможно, что когда-нибудь науке удастся спрогнозировать появление новых видов. Сейчас условно считается, что всё человечество принадлежит одному виду. «У человека был шанс образовать несколько видов тогда, когда заселялись отдалённые острова. Но этому помешало любопытство человека — в средние века состоялось очередное открытие земного шара, и люди смешались, — поясняет Дмитрий Щербаков. — Но возможно, среди человечества уже есть новые виды. Ведь каждый из нас может стать «отцом» или «матерью» нового вида. Но вот когда это случится, никто не знает. Срок нашей жизни слишком короток. Ведь видообразование в природе идёт от тысяч до сотен тысяч лет. Представьте себе, что создаётся секта, которая поставила себе цель — на протяжении нескольких тысяч лет размножаться только внутри себя, — говорит учёный. — Поток генов между ней и остальным человечеством прекратится. И мы получим новый вид».

Горячие точки

Какое прикладное значение могут иметь такие исследования? Можно оценить, что творит человек, вмешиваясь в жизнь Байкала. Бормыш попал в сети на одном конце озера, а выпустили его рыбаки в другом. Если хотя бы один бормыш сумеет поделиться генами с собратом с другого берега, стройная и сложная структура популяций может сильно пострадать. «Известна трагедия с норвежским лососем, когда искусственно выращенную рыбу выпускали в водоёмы и она смешивалась с природной. Результат был противоположным ожидаемому — весь лосось измельчал. А на Байкале всё в несколько раз сложнее», — убеждён Щербаков. Учёный рассказывает, что видовое разнообразие по озеру распределено крайне неравномерно. «Зачерпнёшь кусочек донных отложений в одном месте, там только два вида червячка, а в другом в точно такой же пробе их уже тридцать! — говорит он. — Это называется «локальные эндемики» — они встречаются только на этом кусочке озера и больше нигде». Дмитрий Щербаков убеждён, что в первую очередь охранять нужно как раз такие «горячие точки».

Юлия Сергеева

© "Конкурент" приложение к ВСП

Наука и техникаМир

2250

30.09.2007, 11:38

URL: https://babr24.com/?ADE=40153

bytes: 9591 / 9563

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Автор текста: Юлия Сергеева.

Другие статьи в рубрике "Наука и техника"

Стать астронавтом не выходя из дома

14 ноября состоится исторический день запуска корабля Crew Dragon компании Space X на ракете Falcon 9. В эту субботу состоится запуск многоразовой ракеты Falcon 9, которая будет нести на себе космический корабль Dragon v2 для постоянных полетов на МКС.

Николай Наумов

Наука и техникаМир

10009

13.11.2020

Игры Разумова: грязное белье серийных защитников иркуцкости

Когда бывший вице-мэр Иркутска Дмитрий Разумов в очередной раз вернулся в родные пенаты и рассказал, как зарабатывать на деревянном Иркутске, сначала ему не поверили. Но он настаивал на своем.

Лера Крышкина

Наука и техникаРасследованияИркутск

41408

02.11.2020

Иркутские учёные рассказали об особенностях байкальских рачков-экстремалов

Eulimnogammarus cyaneus — эндемичный байкальский гаммарус (рачок), обитающий в Байкале. Его особенностью является то, что он обитает в прибрежной зоне озера, в достаточно узкой полосе. Здесь наблюдается резкое изменение температур, поэтому рачка называют экстремалом.

Миша Ковальски

Наука и техникаИркутск

14873

28.10.2020

Нидерландские учёные советуют обниматься с коровами

Устали, чувствуете нервозность, хотите спокойствия и отдыха? Теперь необязательно тратиться на успокоительные препараты. В Нидерландах предлагают новый способ — обниматься с коровами.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

10967

25.10.2020

Блогнот. Только метаболизм и никакого сексизма!

«Доля ты!– русская долюшка женская! Вряд ли труднее сыскать» писал два века назад Николай Алексеевич. Трудно с ним не согласиться и сейчас, особенно сравнивая женскую долюшку у людей и …у байкальских рачков.

Максим Тимофеев

Наука и техникаИркутск

10218

23.10.2020

Россия отказалась вступать в международный проект по освоению Луны

Международный масштабный лунный проект, который продлится более 10 лет, скорее всего, пройдёт без России. Дело в том, что с нашей страной до сих пор не заключили соглашение по совместной реализации лунной программы. И в основном происходит это по желанию именно России.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

10959

19.10.2020

Реагенты от гололёда наносят вред почве и воде

С каждым годом влияние противогололёдных реагентов усиливается. И речь идёт не о положительном эффекте, а о негативном. Это доказали учёные из Красноярского научного центра СО РАН.

Миша Ковальски

Наука и техникаЭкологияКрасноярск

23063

15.10.2020

На Марсе обнаружили древние дюны и подлёдные озёра

Новые открытия позволили по-новому взглянуть на геологию красной планеты. Так, учёные обнаружили на Марсе древние окаменевшие дюны. По оценкам им насчитывается не менее миллиарда лет. Само по себе наличие дюн на данной планете не является открытием.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

9008

14.10.2020

Нобелевская премия 2020: черные дыры, альтернатива ГМО и другое

Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии 2020 года. Удивительно, но в этом году премию получили три очень важных открытия, значимость которых известна уже давно, однако удостоились награды они только сейчас. Так, Нобелевский комитет присудил премию по физике за черные дыры.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

9327

12.10.2020

Химиотерапия может стать менее вредной благодаря учёным из Томска

Раковая опухоль остаётся одной из самых опасных болезней современности. Единственным эффективным методом лечения до сих пор остаётся химиотерапия. Хотя известно, что она наносит вред и здоровым клеткам. Ранее по теме Бабр писал: Проблемы онкологии в Сибири.

Миша Ковальски

Наука и техникаТомск

9199

08.10.2020

Современные старики стали умнее и быстрее

Снижение когнитивных способностей, короткая память, невнимательность, медленная ходьба, да и в целом всех движений. Старость пугает всех, но от неё никому не скрыться. Финские учёные Университета Йювяскюля оповестили о радостной новости.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

13008

29.09.2020

Пение птиц изменилось из-за карантина

Жесткие ограничения, которые были введены из-за пандемии новой коронавирусной инфекции, продолжают влиять на дикую природу. Результаты нового исследования опубликовали учёные из американского Университета Теннесси в ведущем научном международном журнале Science.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

10506

26.09.2020

Лица Сибири

Петров Валерий

Левченко (Соловьева) Наталья

Диденко Николай

Слепнева Ирма

Колмаченко Василий

Шпетер Александр

Дубков Александр

Большешапов Михаил

Торгунаков Геннадий

Обухов Александр