Виды-симбионты ускоренно эволюционируют ради сохранения партнерства
Широко известно явление, при котором антагонистические отношения в мире природы стимулируют темп эволюции. Например, бактериям приходится срочно меняться, чтобы выработать устойчивость к антибиотикам.
Ранее считалось, что симбиотические отношения, при которых два связанных вида получают пользу друг от друга, приводят к стабилизации генома, так как необходимости изменяться у этих видов нет. Новое исследование показало, что симбиотические отношение тоже подстегивают изменения в геноме.
© Field Museum
Эволюционный биолог Корри Моро (Corrie Moreau) из Музея естественной истории имени Филда в Чикаго и ее аспирант Бенджамин Рубин (Benjamin Rubin) секвенировали геномы семи видов муравьев из рода Pseudomyrmex. Три из них выживают благодаря партнерству с растениями: одним из видов акаций, горцем сахалинским (Fallopia japonica) и деревом из рода Tachigali.
Например, акация выделяет сладкий сок для питания муравьев Pseudomyrmex flavicornis и даже выращивают особые полые шипы, где размещаются муравьиные колонии. Муравьи же защищают дерево от травоядных животных.
Четыре других вида муравьев не связаны с растениями. Три из них были близкородственные какому-то из трех мирмекофильных видов, а еще один эволюционно был чуть более далек от всех них.
Ученые сравнили геномы муравьев, связанных с растениями, с близкими и далекими родственниками, чтобы определить темп их эволюции. Они ожидали увидеть замедление этого темпа из-за симбиоза с растениями. Но результаты оказались противоположными.
Геном каждого вида симбиотических муравьев развивался более быстрыми темпами, чем у родственных видов. Более того, ученые обнаружили, что изменения к всех трех видов симбиотических муравьев происходят в одних и тех же генах, влияющих на поведение насекомых.
Корри Моро полагает, что эти изменения оказываются необходимы, чтобы партнерство муравья и дерева сохранялось, несмотря на возможные изменения внешних условий. Исследование Моро и Рубина опубликовано в журнале Nature Communications.
Аналогичные результаты недавно получил биолог из Копенгагенского университета Якобус Бумсма (Jacobus Boomsma), который изучал эволюцию геномов у муравьев, выращивающих в своих муравейниках съедобные грибы. Он тоже установил, что виды, связанные симбиозом с грибами, изменяются быстрее.
В исследовании Франсуа Лутзони (Francois Lutzoni) из Университета Дьюка сходное явление обнаружено у лишайников, который представляют собой симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли.
