Mokslininkai ištyrė du permatomus kirminus, kurie evoliucionavo atskirai daugiau nei 20 milijonų metų, ir atrado stulbinantį genų veiklos išsaugojimo dėsningumą. Tyrimo rezultatai parodė, kad kai kurios genų išraiškos ypatybės beveik nepakito, ypač kai jos buvo svarbios daugeliui ląstelių rūšių.
Tai reiškia, kad tam tikri biologiniai procesai išlieka itin stabilūs, net kai rūšys tolsta viena nuo kitos milijonais metų. Tyrimas buvo paskelbtas prestižiniame žurnale „Science“ ir suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip evoliucija formuoja, saugo arba keičia gyvų organizmų genetinius planus.
Tyrimo metu buvo analizuojamos dvi kirmėlių rūšys – Caenorhabditis elegans ir Caenorhabditis briggsae. Abi rūšys yra smulkios, apie vieno milimetro ilgio, susidedančios iš maždaug 550 ląstelių. Svarbiausia tai, kad jos yra permatomos, todėl idealiai tinka stebėti, kaip ląstelės dalijasi ir vystosi.
Visų šių kirminų ląstelių padėtis ir tipai yra žinomi, todėl mokslininkai galėjo palyginti kiekvieną konkrečią ląstelę ir jos genų veiklą tarp dviejų rūšių. Nors šie kirminai skiriasi jau daugiau nei 20 milijonų metų, jų kūno planas ir ląstelių tipai išliko beveik identiški. Tai leido tyrėjams atlikti unikalų palyginimą ir suprasti, kas išliko nepakitę, o kas pakito.
Kodėl kai kurie genai kinta, o kiti ne
Genai, kurie aktyvūs daugelyje ląstelių, paprastai nesikeičia. Jei genas atsakingas už pagrindines funkcijas, pavyzdžiui, raumenų veiklą ar virškinimą, evoliucija linkusi jį išlaikyti tokį, koks buvo. Tokia išraiškos „konservacija“ padeda išsaugoti gyvybiškai svarbius mechanizmus.
Tačiau genai, kurie veikia tik tam tikrose specializuotose ląstelėse, pavyzdžiui, atsakingose už jutimus ar reakcijas į aplinką, labiau linkę keistis. Galbūt šie pokyčiai padėjo organizmams prisitaikyti prie skirtingų aplinkos sąlygų, tačiau kol kas tai tik hipotezė.
Kaip buvo atliktas tyrimas
Naudodami vienos ląstelės RNR sekoskaitos metodą, tyrėjai galėjo tiksliai nustatyti, kurie genai buvo aktyvūs kiekviename embriono vystymosi etape. Šis metodas leidžia matyti kiekvienos ląstelės RNR molekulių kiekį, kuris atspindi, kaip aktyviai veikia konkretus genas.
Tyrimo metu buvo stebima visa vystymosi eiga – nuo to momento, kai embrionas dar tik sudarytas iš 28 nespecializuotų ląstelių, iki etapo, kai išsivysto beveik visi ląstelių tipai. Visa tai įvyksta per maždaug 12 valandų, todėl tyrėjai turėjo galimybę detaliai stebėti visus pokyčius.
Ką šis tyrimas reiškia evoliucijai
Vienas iš įdomiausių atradimų buvo tai, kad kai kurie genų veiklos pokyčiai neturėjo jokio poveikio organizmo kūno planui. Kitaip tariant, net jei genų išraiška kito, kūnas išliko toks pat. Tai leidžia daryti prielaidą, kad genetiniai pokyčiai gali vykti lėtai, tyliai ir be akivaizdaus poveikio išorinei išvaizdai.
Pasak mokslininkų, šis tyrimas padeda užpildyti žinių spragą. Neretai viešose diskusijose daug dėmesio skiriama spekuliacijoms apie tolimą evoliucijos ateitį, tačiau mažiau kalbama apie tai, kaip realūs genų veiklos pokyčiai vystosi konkrečiose ląstelėse.
Tyrimas taip pat rodo, kad būtina nagrinėti ir ilgalaikes evoliucines tendencijas, ir dabartinius pokyčius. Toks dvilypis požiūris padeda geriau suprasti, kaip veikia gyvybė, kaip ji keičiasi ir kodėl kai kurie pokyčiai išlieka, o kiti išnyksta.
