Подвижни участъци в ДНК са ускорили еволюцията на насекомите след сблъсъка

Астероидът, унищожил динозаврите преди 66 милиона години, е задействал скрит генетичен механизъм за бурния еволюционен възход на мравките по цялата планета. Това показва ново международно проучване, публикувано в научното списание Science Advances. Екипът под ръководството на д-р Лукас Шрадер от Института по еволюция и биоразнообразие към Университета в Мюнстер в Германия установява, че ключът към оцеляването и разпространението на насекомите се крие в подвижни сегменти от тяхната ДНК, наричани „скачащи гени“. Благодарение на тази древна генетична адаптация днес мравките са най-голямата група социални насекоми на Земята с над 15 000 познати вида.

От геномни паразити до двигател на еволюцията

Участъците, известни в науката като транспозируеми елементи или „скачащи гени“, притежават способността да променят мястото си в генома и да създават свои допълнителни копия. Дълго време биолозите са ги възприемали единствено като „геномни паразити“, които не носят полза за организма. Новите данни обаче доказват, че именно тези подвижни елементи осигуряват необходимата гъвкавост за бързи еволюционни промени в моменти на глобална криза.

При сравнителния анализ учените са установили пряка зависимост между тези ДНК сегменти и биологичното разнообразие. Еволюционните линии с най-висок брой „скачащи гени“ обхващат и най-голямото количество съвременни видове мравки. Няколко от основните линии са преживели резки скокове в активността на тези гени през ранния палеоген - точно преди около 66 милиона години, непосредствено преди групите да започнат да се разклоняват в хилядите днешни видове.

„Ударът на астероида имаше драматични последствия за околната среда. Сега открихме геномния механизъм, който свързва тези екологични сътресения с последвалото бързо разнообразяване на мравките: транспозируемите елементи“, обяснява д-р Лукас Шрадер, цитиран от Science Daily.

Тайната на химическото общуване

Освен общото видово разнообразие, германските изследователи и техните международни колеги са открили и конкретния начин, по който промените в ДНК са дали предимство на мравките. Активността на „скачащите гени“ е довела до разширяване на цели генни семейства, отговорни за комуникацията чрез химически сигнали.

Най-силно влияние този процес е оказал върху гените, които контролират обонятелните рецептори. Усетът за мирис и разпознаването на феромони стоят в основата на почти всички аспекти от сложното социално поведение на мравките - от намирането на храна и защитата на мравуняка до разпределението на задачите в колонията.

Сто милиона години генетична история

За да проследят еволюционния път на насекомите, учените са анализирали и сравнили геномите на 163 вида мравки. Тази представителна извадка обхваща 12 от общо 16-те подсемейства, които населяват планетата в наши дни. Чрез съпоставяне на генетичния код екипът е успял да реконструира развитието на подвижните ДНК елементи и промените в тяхната активност за период от 100 милиона години назад във времето.

Резултатите очертават ясна връзка между древните изблици на генетична активност след падането на астероида и последвалия бум на нови видове. Откритието доказва, че последователностите, смятани някога за ненужни паразити в генома, са помогнали на една от най-успешните групи организми да колонизира света, като сходни еволюционни процеси вече са установени и при други животни като приматите и прилепите.