Про баню, стресс и касту сверхсолдат

[macroevolution]

Коллекционирую - вот уже лет 5 - исследования, имеющие хоть какое-то отношение к т.н. "эпигенетической теории эволюции", развиваемой М.А.Шишкиным из нашего института (улов не велик, но кое-что набралось). Эта теория практически неизвестна за пределами бывшего СССР, но удивительно популярна среди наших теоретиков-эволюционистов. Что мне в этой теории отчетливо не нравится - это воинственная риторика, используемая в ее текстах (СТЭ - на помойку, ЭТЭ - на пьедестал), и активная эксплуатация "эффекта голого короля", т.е. когда мысль излагается такими умными и непонятными словами, что читатель боится возразить, опасаясь, что чего-то не понял или понял не так. Если очень упрощать, то, на мой взгляд, теория основана на абсолютизации таких эволюционных механизмов, как эффект Болдуина и генетическая ассимиляция морфозов. Рациональное зерно безусловно есть, но это не "смена парадигмы", а всего лишь ценное дополнение к общепринятому - нормальное развитие, а не революция. Может, когда-нибудь напишу обзорчик, давно собираюсь. А пока - две новости, довольно сложные, но важные и интересные, обе из Science. Меня тут, помимо прочего, интересует явление стохастической изменчивости, которая не связана ни с генетическими различиями, ни с разными условиями среды. Этой изменчивостью обычно пренебрегают, но в природе она есть, а уж в нашей модели онтогенеза она прямо-таки изо всех щелей полезла - довольно интригующее обстоятельство.

Стресс помогает справиться с вредными мутациями

Эксперименты на червях C. elegans показали, что эффекты многих вредных мутаций отрицательно коррелируют с силой реакции организма на перегрев. У особей, энергично реагирующих на тепловой стресс, многие вредные мутации не проявляются в фенотипе. Это объясняется тем, что белки-шапероны, вырабатывающиеся при перегреве, помогают другим белкам восстановить «правильную» трехмерную конфигурацию независимо от того, чем она была нарушена — перегревом или мутацией. Кроме того, особи с сильной реакцией на стресс живут в среднем дольше. Казалось бы, отбор должен был закрепить устойчиво высокий уровень реакции на стресс, однако этот уровень сильно варьирует даже у генетически идентичных червей. Как выяснилось, это связано с тем, что особи с сильной реакцией на стресс «платят» за свои преимущества пониженной плодовитостью. Поэтому в переменчивых и непредсказуемых условиях, характерных для природных местообитаний C. elegans, оптимальной стратегией оказалось сохранение стохастической изменчивости по данному признаку.

Параллельная эволюция касты «сверхсолдат» у муравьев получила объяснение

У нескольких видов муравьев из обширного рода Pheidole кроме обычных рабочих и солдат есть каста «сверхсолдат», защищающих колонию от набегов кочевых муравьев. Ученые из Канады и США показали, что если личинок тех видов Pheidole, у которых сверхсолдат нет, обработать ювенильным гормоном, личинки превращаются в сверхсолдат. У некоторых из этих видов аномальные особи, похожие на сверхсолдат, изредка встречаются в природе. Вероятно, потенциальная способность к такому «морфозу» (развитию измененного фенотипа при неизменном геноме) унаследована всеми Pheidole от общего предка, хотя у большинства видов она проявляется только в виде редкой аномалии. У видов, подвергающихся атакам кочевых муравьев, наличие таких аномалий оказалось полезным, и отбор закрепил этот фенотип, сделав его появление в колониях регулярным. Данный эволюционный механизм, известный под названием «генетической ассимиляции морфозов», объясняет независимое развитие касты сверхсолдат в нескольких эволюционных линиях муравьев.

Comments

[doliolida.livejournal.com]

Вот еще любопытная статья для размышлений:
Specchia et al., Hsp90 prevents phenotypic variation by suppressing the mutagenic activity of transposons. Nature. 2010. 463:662-5. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20062045)
Авторы утверждают, что опровергают модель Rutherford о чисто эпигенетическом буфферном эффекте HSP90, потому что снижение активности HSP90 ведет к активации мобильных элементов.
Особого опровержения, по-моему, у них нет - одно другому не противоречит, и, наверняка, работает и эпигенетика - буфферный эффект HSP90 на работу чуть-чуть поломанных белков, и генетика - ретротранспозоны плодятся.
Но работа красивая. Идея такая: у дрозофилы борьбой с экспрессией ретротранспозонов в клетках зародышевого пути занимается система РНК-интерференции, основанная на piRNA. Эта же система занимается подавлением гетерохроматиновых генов Stellate, которые случайно расплодились в гетерохроматине, и если им позволить работать, то в сперматоцитах продукта становится так много, что он кристаллизуется. Сперматоциты гибнут, набитые кристаллами. Такие кристаллы хорошо видно, и их очень удобно использовать как маркер, что РНК-интерференция работает плохо. Оказалось, что в ответ на стрессы, в том числе, тепловой шок, кристаллы появляются. Авторы показали, что это действительно связано с подавлением системы pi-RNA. Еще авторы провели скрининг на поиск, какие мутации тоже усиливают появление кристаллов и, таким образом, давят piRNA. И первым у них вылез HSP90. Поэтому они считают, что эффект мутаций HSP90 опосредуется именно через подавление системы РНК-интерференции. То есть, на фоне этих мутаций в клетках зародышевого пути бурно транскрибируются ретротранспозоны, подскакивает уровень мутаций.
Правда, это никак не объясняет нестабильности развития, ассиметричных морфозов и еще некоторых моментов, которые появляются при стрессе или при мутациям по HSP90. Но иметь в виду такой эффект полезно.
(Не уверена, что в статье написано именно то, что я рассказала - пересказываю по мотивам доклада на конференции, который был уже в 2011 году. Возможно, в докладе добавились еще не опубликованные данные)

[doliolida.livejournal.com]

Прошу прощения, обнаружила, что у Вас на элементах все это уже написано :)