Глаза пещерных рыб

[macroevolution]

Поскольку читателям этого блога явно полюбились дискуссии про т.н. эпигенетическую теорию эволюции (см. тут и тут), вот исследование в тему:

Глаза пещерных рыб эволюционировали за счет скрытой генетической изменчивости
Читать новость на Элементах



История вкратце такая. Журнал Science опубликовал результаты исследования, показавшего, каким образом у пещерных популяций рыбок Astyanax mexicanus редуцировались глаза.
Попробую рассказать двумя способами: в стиле ЭТЭ и обычными словами.

1. Изменились условия среды: рыбки попали в пещерные воды. Стрессовые условия вызвали дестабилизацию онтогенеза. Активизировались предсуществовавшие в системе онтогенеза креоды, что привело к появлению рыб с очень разнообразными по размеру глазами: от очень больших до очень маленьких. Один из этих "морфозов", а именно вариант с редуцированными глазами, оказался адаптивным в новых условиях. Пошел отбор на стабилизацию этого морфоза, "вписыванию" его в геном. В результате данная вариация вскоре стала нормой для пещерной популяции.

2. Изменились условия среды: рыбки попали в пещерные воды. Это привело к блокировке работы шаперона HSP90, который в норме маскирует многие мутации (т.е. не дает им проявляться в фенотипе, см. об этом подробнее здесь). Снижение активности HSP90 привело к проявлению (выходу в фенотип) запаса скрытой генетической изменчивости, которая до сих пор маскировалась деятельностью шаперона. Резко возросла изменчивость по размеру глаз (причем изменчивость сразу наследственная - это проверили, и в этом - расхождение с канонами ЭТЭ). В том числе появились формы с редуцированными глазами, обладающие повышенной приспособленностью в новых условиях. Отбор на редуцированные глаза вскоре привел к фиксации этого признака. Авторы жизнерадостно ссылаются на Уоддингтона, но об открытии Новой Эволюционной Теории и опровержении основ СТЭ - ни гу-гу. Может, и не надо?

update. И вот еще полезная ссылка - про то же у дрожжей.

Comments

[hatmedicine.livejournal.com]

Эволюция глаза продолжается после рождения ребенка. Начинает формироваться бинокулярное зрение за счет "борьбы противоположностей" между двумя глазами за субстрат (нервных клеток в зрительной области). Бинокулярное зрение характерно только для млекопитающих. У членистоногих оно фасетчатое. И для того чтобы видеть они двигают глазами.

[stroy-sovetu.blogspot.com (from livejournal.com)]

ага)

[zwilling.livejournal.com]

А что именно блокировало работу шаперона?

[macroevolution.livejournal.com]

Как я понял, отличия в составе пещерных вод от поверхностных, прежде всего - пониженная электрическая проводимость пещерных вод. Почему-то в такой воде hsp90 плохо работает.

[superhimik.livejournal.com]

Непонятно, какие преимущества дают редуцированные глаза.

[tyratam.livejournal.com]

не надо мучительно щуриться, пытаясь разглядеть что-то в кромешной темноте ;)

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

не расходуются впустую ценные ресурсы

[grihanm.livejournal.com]

Теперь она <нулевая гипотеза> состоит в том, что по умолчанию любые изменения, которые фиксируются в эволюции, являются изменениями нейтральными, что какую-либо адаптационную ценность любых изменений следует доказывать. (c) http://lenta.ru/articles/2012/11/30/koonin/

[macroevolution.livejournal.com]

авторы пишут: "genetic evidence suggests that eye loss is very likely to be adaptive (17, 18). Loss of eyes could
have had direct adaptive importance—for example, in the energetic cost of maintaining eyes in an environment where they lack utility and/or could have been selected indirectly through the pleiotropic need to expand other sensory systems"
17. M. Protas, M. Conrad, J. B. Gross, C. Tabin, R. Borowsky, Curr. Biol. 17, 452–454 (2007).
18. W. R. Jeffery, Annu. Rev. Genet. 43, 25–47 (2009).

Надо бы посмотреть, что там в этих статьях, если уж возник интерес.

[gegmopo4.livejournal.com]

Мне мама в детстве выколола глазки,
Чтоб я в шкафу варенье не нашёл.
Я не хожу в кино и не читаю сказки,
Зато я нюхаю и слышу хорошо.

[zlata-gl.livejournal.com]

Это привело к блокировке работы шаперона HSP90, который в норме маскирует многие мутации
Не в этом ли причина роста вероятности мутаций в "непривычной", "некомфортной" среде ?

[macroevolution.livejournal.com]

В данном случае речь идет не о росте вероятности мутаций (в генах), а о росте видимой изменчивости (в фенотипе). Это происходит за счет проявления "скрытой изменчивости". Т.е. некоторые аллели, которые были и раньше в генофонде, но не влияли на фенотип (не мешали развиваться "нормальному" фенотипу) стали проявляться и приводить к уклонениям от нормы.

Но очень может быть, что в опытах Уоддингтона, описываемых Шабановым, происходило то же самое во многих случаях.

[roux-kuzmich.livejournal.com]

Дык если б не свойства пещерной воды, глаз бы не редуцировался? Или бы нашлись другие механизмы, как то связанные именно с осещенностью?

[polenadisto.livejournal.com]

На тех же рыбах было раньше показано, что развитие глаз отрицательно связано с развитием вкусовых рецепторов. Соответственно, отбор "и смотреть, и нюхать" не работает. А в пещерах отбор на усиление химического чувства не встречает сопротивления в виде отбора на хорошее зрение - глаза и уменьшаются. Так что и без того, думается, все случилось бы.

[dims12.livejournal.com]

А в чём тут "эпигенетичность"?

По-моему, тут наблюдается ситуация, при которой управляющие гены (которые кодируют HSP90), через посредство HSP90, котролируют изменчивость (проявление изменчивости) других генов.

Из статьи на "Элементах", я не понял, каким образом была снижена активность шаперона? Оказала ли пещерная среда непосредственное воздействие на белок, или она повлияла на него через посредство какого-то механизма, который, в частности, может включать снижение активности генов, кодирующих шаперон.

[alisarin.livejournal.com]

На взгляд стороннего наблюдателя, генетику все же должна ожидать систематизация, - помимо основного принципа в виде генетического кода сюда добавляются и те же средства коррекции, которые и описываются в данном посте, и коды вирусов, входящие в геном, и самостоятельные ДНК у ряда клеточных агрегатов наподобие лизосом, и наличие двойных комплектов хромосом (обладающие такими комплектами виды можно назвать гибридами), - в общем, целый ряд независимых друг от друга инструментов, работающих на общий результат :) Значит, не за горами некоторое следующее обобщение генетической теории.

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

вот кстати по ЭТЭ вопрос, кто ее понял
как онтогенез понимает что наступил стресс и надо дестабилизироваться?

[nicka-startcev.livejournal.com]

если "во всём виновата вода с низким содержанием солей", а не "темнота", то напрашивается как минимум 4 группы рыб для опытов: есть/нет свет, есть/нет соли в воде. И именно на этих группах, по идее, надо смотреть, что и в какую сторону будет дрейфовать.

ps: еще интересно, не является ли ставший нейтральным(?) признак "недоразвитые глаза" сцепленным с каким-нибудь полезным признаком.

[gegmopo4.livejournal.com]

По крайней мере 3 из этих групп испытали.

[gegmopo4.livejournal.com]

Мне кажется, что частота статей на «Элементах» увеличилась в последнее время.

[macroevolution.livejournal.com]

мы с Еленой Наймарк пишем две штуки в неделю последние три месяца, а до этого 8 месяцев ничего не писали. Про остальных авторов не знаю, есть ли у них план выработки.

Глаза пещерных рыб

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь eredraug сослался на вашу запись в записи «Глаза пещерных рыб (http://apokrif93.livejournal.com/17837067.html)» в контексте: [...] Источник сообщения [...]

[zlata-gl.livejournal.com]

А я за ночь сочинила фантастический рассказ.

Жила была-слепая рыбка. Такой родилась - с редуцированными глазами.
Вероятно - не совсем слепая, свет от темноты отличала.

Как и у слепых людей, у нее было лучше развиты слух, осязание, обоняние (или что там есть у рыб ?).
Потому что мозг - гибкая вещь, часть зоны, предназначенной для зрения, может быть использована на другие дела.
Но, конечно, дополнительные способности не компенсировали отсутствия зрения.
И не видать бы ей репродуктивного успеха, если бы не встретился ей на пути вход в странную пещеру. Какое-то 7-е чувство подсказало ей заплыть туда.
Может она уже как-то привыкла, что в темноте - безопаснее.
В пещере добыча была, а хищников - не было.
Рыбка там осталась - и была довольна весьма.
Где и как нашла она мужа - мне неведомо, но только детки ее остались в той пещере и живут там поныне.
Хэппи энд :-)

[macroevolution.livejournal.com]

Ага, именно так. Мозг пластичен, поэтому, ослепнув, можно сразу же получить преимущество в других чувствах, даже без дополнительной эволюции. Еще вспомнилась сцена из фильма "Слепой самурай", где главный герой предупреждает своих врагов, чтобы они не пытались сражаться с ним в темном сарае. Он говорит "в темноте я буду иметь преимущество", на что они отвечают: "вздор, какое преимущество может быть у слепого?" Ну и понятно, чем всё кончается :)

[antresoliorg.livejournal.com]

1. Как могла влиять электрическая проводимость воды на действие белка? Как работает антибиотик, блокирующий действие шаперона?

2. Где кодируется этот шаперон?

Ссылки

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь dok_zlo сослался на вашу запись в записи «Ссылки (http://dok-zlo.livejournal.com/1371594.html)» в контексте: [...] 5. Глаза пещерных рыб Тыц [...]

Ссылки

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь vasily_sergeev сослался на вашу запись в записи «Ссылки (http://vasily-sergeev.livejournal.com/5655981.html)» в контексте: [...] 5. Глаза пещерных рыб Тыц [...]

Ссылки

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь otevalm сослался на вашу запись в записи «Ссылки (http://otevalm.livejournal.com/3225018.html)» в контексте: [...] 5. Глаза пещерных рыб Тыц [...]

[doliolida.livejournal.com]

"Снижение активности HSP90 привело к проявлению (выходу в фенотип) запаса скрытой генетической изменчивости, которая до сих пор маскировалась деятельностью шаперона"
Кстати, а есть ли прямые доказательства, что именно эта модель в значительной степени объясняет эффект снижения активности HSP90? Вопрос возник потому, что пару лет назад группа итальянцев опубликовали в Nature, что снижение активности HSP90, тепловой шок и некоторые другие факторы значительно снижают работу РНК-интерференции, от этого резко возрастает транскрипция с транспозонов, в результате чего - это уже я домысливаю, и в пещере можно получить фенотипы не только за счет скрытой изменчивости, но и де ново генетической изменчивости.

Hsp90 prevents phenotypic variation by suppressing the mutagenic activity of transposons.
Specchia V, Piacentini L, Tritto P, Fanti L, D'Alessandro R, Palumbo G, Pimpinelli S, Bozzetti MP.
Nature. 2010 Feb 4;463(7281):662-5.

[macroevolution.livejournal.com]

Да, помню эту статью, я даже по ней написал новость для Элементов: http://elementy.ru/news/431237
Про возможность активизации транспозонов у этих рыб при снижении активности hsp90 авторы не упоминают.
Но один из их результатов указывает на то, что, скорее всего, в данном случае дело не в этом, а действительно в запасе скрытой изменчивости, накопленной "заранее". Когда они отключили Hsp90 у рыб с редуцированными глазами (которые уже приспособились к жизни в пещере, и у них работа Hsp90 вроде бы восстановилась), то это НЕ привело к росту изменчивости. Потому что аллели крупноглазости уже были отбракованы отбором ранее, запас скрытой изменчивости был исчерпан.