«Прыгающие гены» помогли муравьям процветать после вымирания динозавров

Фото из открытых источников

Около 66 миллионов лет назад астероид, положивший конец эпохе динозавров, проложил путь к впечатляющему распространению новых видов животных. В этот период муравьи достигли экологического доминирования. Сегодня они образуют самое большое семейство социальных насекомых, насчитывающее более 15 000 видов по всему миру. 

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что муравьи получили выгоду от так называемых транспозабельных элементов в своей ДНК, которые часто называют «прыгающими генами». Исследование было проведено международной исследовательской группой под руководством Лукаса Шрадера из Института эволюции и биоразнообразия (IEB) Мюнстерского университета.

«Прыгающие гены» — это последовательности ДНК, способные перемещаться и реплицироваться внутри генома. Долгое время их считали «геномными паразитами», которые, подобно вирусам, размножаются в геноме, не принося пользы хозяину, а в худшем случае могут даже вызывать заболевания. Однако сейчас их все чаще признают двигателями эволюционных инноваций. Новое исследование показывает, что те линии муравьев, которые несут наибольшее количество транспозабельных элементов в своих геномах, также являются наиболее богатыми видами сегодня. 

Еще более поразительно то, что исследователи выявили независимые всплески активности транспозабельных элементов у предков крупнейших групп муравьев в раннем палеогене (около 66 миллионов лет назад), незадолго до того, как эти линии диверсифицировались в тысячи видов, живущих сегодня. 

«Удар астероида имел драматические последствия для окружающей среды. Теперь мы обнаружили геномный механизм, который связывает эти экологические потрясения с последующей быстрой диверсификацией муравьев: транспозабельные элементы», — объясняет Лукас Шрадер. Аналогичные закономерности были выявлены и в других группах животных: исследования показали всплески активности «прыгающих» генов на более поздних этапах интенсивного видообразования, например, у приматов и летучих мышей.

Группа исследователей, проводившая новое исследование, также связала транспозабельные элементы с расширением важных семейств генов, участвующих в химической коммуникации. Особое место в этом процессе занимали обонятельные рецепторы, необходимые для социальной жизни муравьев: муравьи ориентируются, узнают сородичей и координируют действия колоний почти исключительно по запаху. Их способность распознавать и интерпретировать химические сигналы, возможно, была усилена неустанной активностью их собственных геномов.

В рамках данного исследования группа ученых проанализировала и сравнила геномы 163 видов муравьев из двенадцати из 16 существующих сегодня подсемейств, реконструировав эволюционную историю и активность транспозабельных элементов за последние 100 миллионов лет.