Природний відбір насправді може сповільнити еволюцію, кажуть вчені

Коли ви чуєте термін “природний відбір”, ви, швидше за все, думаєте про зміни, але нові дослідження показують, що цей механізм може також зберігати схожість між популяціями.

Біологи досить добре розуміють основний процес еволюції. Генетичне різноманіття в популяції є результатом мутацій, деякі з яких створюють риси, що допомагають особинам краще процвітати в нинішньому середовищі. Ці ознаки мають хороші шанси бути переданими, тоді як характеристики, які не є настільки корисними, як правило, не представлені в наступних поколіннях. Це і є природний відбір.

Біологи-еволюціоністи найчастіше вивчають варіації всередині популяцій і видів, а також між ними, але життя – це не лише те, що робить нас різними.

“Ми завжди говоримо про величезне розмаїття життя, і ми повинні це робити. Це неймовірно”, – каже еволюційний біолог Джефф Коннер з Університету штату Мічиган, провідний автор нового дослідження.

“Природний відбір дав нам багато з цього різноманіття, можливо, більшу його частину. Але природний відбір також може спричинити схожість”.

Коннер та її колеги з США та Китаю працювали з дикою редькою (Raphanus raphanistrum). Якщо колись її органи, що виробляють пилок, були однакової довжини, то сьогодні вони мають дві короткі та чотири довгі тичинки.

Несподівано, попередні дослідження показали, що селекція підтримує цю різницю в довжині, відому як “поділ пиляків”, хоча ми не знаємо чому.

Квітка дикої редьки. (Джефф Коннер)

Адитивна генетична мінливість – коли кілька генів роблять внесок в ознаку – необхідна для того, щоб ознака еволюціонувала. У випадку так званих обмежень, нестача цієї мінливості, як правило, перешкоджає еволюції, навіть якщо вона є сприятливою для еволюції.

Обмеженість ґрунтується на ідеї, що зі зміною видів з часом вони можуть втрачати генетичну гнучкість, внаслідок чого певні ознаки стабілізуються з покоління в покоління.

Якщо природний відбір вважається рушієм змін, то обмеження є гальмом.

“Наша робота дещо змінює цей сценарій, – каже Коннер. “Ми припускаємо, що відбір також може сповільнювати процеси, що він може спричиняти як подібності, так і відмінності”.

У попередньому дослідженні команда хотіла з’ясувати, чи може обмеження перешкоджати еволюції відокремлення пиляків. Вони використовували штучний відбір для розведення дикої редьки, щоб відновити її зовнішній вигляд до більш примітивного стану, який полягав у меншому проміжку між тичинками.

“Якщо ознака реагує на штучний відбір, вона, очевидно, може еволюціонувати”, – пояснюють автори у своїй статті.

“Але якщо ознака не реагує, існує обмеження, спричинене браком генетичної варіативності”.

У дослідженні брали участь шість поколінь, було вирощено та виміряно 3437 рослин дикої редьки. Шляхом штучного відбору дослідникам вдалося зменшити різницю в довжині тичинок більш ніж на 30 відсотків.

У природі дика редька має довгі та короткі тичинки, як показано на фото зліва. Шляхом штучного відбору дослідники вивели рослини з довжиною тичинок, близькою до рівної, як показано на малюнку праворуч. (Коннер та ін., New Phytologist, 2023)

Ця зміна показує, що сучасна дика редька, і, ймовірно, її родичі, все ще мають генетичну варіативність, необхідну для еволюції, що робить малоймовірним, що вони обмежені.

Натомість природний відбір, схоже, підтримує різницю в довжині тичинок.

“Ця родина рослин підтримувала цю ознаку – чотири довгі і дві короткі – протягом 50 мільйонів років, і ми можемо позбутися третини цієї різниці за п’ять поколінь, тобто за п’ять років”, – каже Коннер. “Гадаю, якщо ми продовжимо, то повернемося до шести тичинок однакової довжини”.

Вчені розробили експерименти, щоб дослідити, чи дає R. raphanistrum різну довжину тичинок якусь перевагу, коли мова йде про взаємодію запилювачів з рослиною.

“Природний відбір дуже важливий, – каже Коннер. “Багато речей, які люди вважали непідвладними відбору, ми дізнаємося, що він може зробити”.