Принято считать, что эволюционные изменения становятся постоянными только после того, как связанная с ними модификация докажет свою полезность для всего организма в целом. Именно проверенные на эффективность мутации в дальнейшем распространяются на всю популяцию конкретного вида животных.
Подобный механизм эволюции долгое время считался единственным, однако серия исследований американских биологов из Университета Небраска-Линкольн показала, что существуют и автономные пути развития эволюционных изменений.
Их демонстрируют белоногие хомяки, которые способны перестраивать свое потребление кислорода в течение одного поколения, что привело к возникновению нескольких подвидов грызунов, обитающих в разных условиях окружающей среды.
Для опыта было отобрано 75 особей грызунов, 38 из которых обитают в Юме на высоте 1000 метров над уровнем моря, а остальные – на склонах пика Эванс в Скалистых горах, т. е. на 3370 метров выше.
Оказалось, что все высокогорные обитатели болеют гипоксией – кислородной недостаточностью, ведущей к необратимым изменениям жизненно важных органов. При этом заболевании уровень кислорода в крови очень низок, и многие части тела недополучают столь необходимый компонент.
Однако, исследовав биохимический состав крови грызунов, биологи обнаружили, что в нем присутствуют четыре различных вида гемоглобина, подвергшегося генетическому изменению. Мутация позволяет животным гораздо лучше переносить последствия заболевания, сглаживая часть вредных симптомов.
"Главное достижение этого исследования заключается в том, что мы смогли выявить специфическую мутацию, связанную с эволюционной приспособляемостью к различным типам окружающей среды", – рассказывает руководитель проекта Джей Сторц.
"При жизни в разряженной среде артериальная кровь не несет в себе достаточного для нормальной деятельности организма количества кислорода. Чтобы приспособиться к таким условиям, животные выработали необычный вид гемоглобина, который может захватывать больше атомов жизненно необходимого газа", – продолжает ученый.
"Это исследование наглядно показывает, как работает Дарвиновская эволюция на молекулярном уровне. Перенастройка гемоглобина позволяет хомякам преодолевать физиологические неудобства проживания на большой высоте".
Ученые уверены, что полученные результаты могут найти применение в биоинженерии. Имея информацию о том, каким мутациям подвергается гемоглобин на больших высотах, они рассчитывают найти способ искусственно его изменять, что позволит людям жить в зонах с разряженным воздухом.
Этому будет способствовать и тот факт, что гемоглобин грызунов по всем биохимическим параметрам похож на человеческий.
