Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3)

Продолжаем поиск кандидатов на эволюционный прорыв.


В первом посте был номинирован пингвин, который претендует ни много ни мало на покорение океанов.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Вторым номинантом стала зелёная слизь под названием Elysia chlorotica - моллюск, намеревающийся "переметнуться" в царство растений.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Ну а сегодня мы определим третьего кандидата.

В прошлом после речь зашла о горизонтальном переносе генов. На самом деле это гениальный приём - вместо того, чтобы постепенно эволюционировать с помощью скромных одиночных мутаций, организм сразу приобретает пару-тройку генов, которые, если повезёт, принесут с собой очень крутые скиллы.


Тот же моллюск вряд ли смог бы научиться фотосинтезу, если бы не специальные гены, полученные от съедаемых водорослей. Гены перенёс моллюску вирус - и, по сути, у многоклеточных организмов это единственный способ устроить горизонтальный перенос (на картинке мастер горизонтального переноса - вирус).

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Однако случаи, когда вирусы вносят в ДНК чужой генетический материал, случаются редко. Чаще всего вирусы сами включатся в ДНК. Обычно ни к чему хорошему такое внедрение не приводит, однако в очень редких случаях это даёт невероятно мощный толчок к развитию.


Лучший пример - млекопитающие. Как известно, они делятся на сумчатых и плацентарных. И как показала история, вынашивание плода внутри, с образованием плаценты, даёт огромное преимущество перед вынашиванием в сумке.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Сколько вы знаете сумчатых из Америки? Наверняка кто-то вспомнит про опоссума.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост
Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

И по сути он единственный представитель сумчатых на американских континентах (есть ещё отдельные разновидности). 


Это не кажется странным, но только если не знать, что Южная Америка - родина всех сумчатых. Миллионы лет назад весь континент был заселён ими (на картинке - сумчатый саблезубый тигр). 

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Потом случилось следующее - между двумя соседними континентами образовался перешеек и плацентарные хищники, перешедшие с территории Северной Америки, уничтожили всех сумчатых на корню. Такой вот естественный геноцид. А выжил только опоссум (наверно потому что он та ещё сволочь).


И по сей день любые пересечения сумчатых и плацентарных приводят к вымиранию первых. Один из актуальных примеров - австралийская квокка. Она вымирает, потому что не может ничего противопоставить плацентарным хищникам, а точнее - обычным кошкам.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Так вот, возможность вынашивать плод внутри себя - в плаценте - это важнейший скилл (+100 к выживаемости, +200 к развитию). И появился он во многом благодаря встройке вируса в геном предка всех плацентарных. Вирус передал гены, которые помогли усыплять имунную систему. А для плода, чьи гены только на 50% мамины, нет ничего опасней, чем её иммунитет.


Подытожу: мутации с горизонтальным переносом у многоклеточных редки, но их роль в эволюции огромна.


И тут многие подумают "Ага, я с самого начала знал кто будет номинантом!!!!". 

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Собсно, встречайте:


Претендент № 3 - Тихоходка

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Почему? Тихоходка - настоящий экстремал. Она настолько далеко ушла от других многоклеточных, что любой другой претендент по сравнению с тихоходкой просто дитё малое.


Перечислим:

- Выдерживают пребывание в течение 20 месяцев в жидком кислороде при минус 193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до минус 271 °С; нагрев до до 100 °С в течение часа.

- Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.

- Выживают при давлении 6000 атмосфер.

- Спокойно переносят 10 дней в открытом космосе (ваккуум + холод + космическая радиация). Причём верхний предел выживания неизвестен.


Секрет этих животных в умении впадать в полнейший анабиоз. Из них выпаривается почти вся вода - 99%, а тело покрывается восковой оболочкой. Выглядит это примерно так

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Ключевой момент всей ситуации - в иссушенном состоянии ДНК в клетках распадается на куски. Любой другой организм на этом этапе мог бы быть признан скончавшимся. Но не тихоходка. У неё есть особый набор белков, которые при возвращении нормальных условий сшивают ДНК обратно.......и есть среди генетического материала тихоходки оказывается что-то ещё, это что-то сшивается за компанию.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

А теперь цитата из новости, датируемой ноябрём этого года:

"В ходе исследования учёными из университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США) было выявлено, что свыше 6500 участков ДНК (~17 %) из 38 тысяч генов тихоходки были «позаимствованы» у других организмов. Большая часть из них была получена от бактерий-экстремофилов, но при этом в геноме тихоходок так же присутствуют гены растений, грибов и архей."


Учитывая, что в среднем у многоклеточных лишь 1% приобретённых генов, получается, что тихоходка воистину королева горизонтального переноса.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Однако чуть позже биологи из Университета Эдинбурга (Великобритания) предположили, что массовое заимствование чужих генов, следы которого недавно якобы удалось найти в геноме тихоходок, на самом деле может быть результатом загрязнения.


Так что вопрос о генетической прожорливости тихоходок под вопросом. Тем более что на пятки ей наступает некто коловратка с 8% заимствованных генов (что тоже охренеть как много).

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Какая перспектива? Как бы то ни было, тихоходка остаётся уникальным экстремалом. И она выживет там, где любые многоклеточные спасуют.


Существует много сценариев развития событий на планете, в котором выживают лишь бактерии (и чтобы биологи сильно не возмущались, добавлю - и археи). 

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

Можно сказать, что это уже некий штамп. Бактерии выживают, а потом запускают эволюцию с "нуля"... Но тут мы можем вспомнить, что бактериальный тип не подразумевает интересной эволюции. Всё многообразие многоклеточных животных на планете появилось из уникальной во всех отношениях эукариотической клетки. Которая, в свою очередь, возникла в слишком уникальных условиях, чтобы надеяться на повторение сценария.


И наша тихоходка может стать неким мостом между погибшим миром, и миром новым. Или же она превратится в космического путешественника, заселившего другие планеты - что будет гораздо интереснее, чем если это сделают бактерии. Ведь им, одноклеточным ребятам, требуется слишком много времени, чтобы превратиться во что-то сложное (по статистике примерно 1,5-2 млрд лет). 


А если новость о генетической прожорливости тихоходки подтвердится, то в конечном итоге существует вероятность появления настоящего захватчика чужих генов, монстра-франкенштейна, по сравнению с которым упомянутый выше моллюск-растение всего лишь жалкий дилетант.

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3) Эволюция, Биология, Генетика, Наука, Теория эволюции, Моё, Длиннопост

На этом фантазии закончим. Всё равно никто не сможет проверить, воплотятся они в жизнь или нет (к сожалению мы не можем быть уверены, что @dipFireWorker выполнит своё обещание). Но уже сейчас не существует более экстремального организма, чем тихоходка со своими неуклюжими толстыми ножками.


В следующем посте я вернусь к обычному формату, в котором мы просто разбираемся с тем, что имеем на данный момент. А имеем мы новую теорию эволюции, которая, сохранив основной посыл, вобрала в себя недавно открытые, удивительные и очень неожиданные принципы.


продолжение следует