Безглазая пещерная рыба Astyanas mexicanus — это «особая система, в которой мы можем наблюдать за эволюцией в действии», — говорит соавтор статьи Уильям Джеффри, старший научный сотрудник Морской биологической лаборатории (MBL) в Вудс-Хоул, штат Массачусетс, и профессор Мэрилендского университета. Научное исследование возглавляли Николас Ронер и Клиффорд Дж. Табин из отдела генетики Гарвардской медицинской школы.
Используя пещерных рыб, команда впервые в природе продемонстрировала, как «стоячие» или «загадочные» генетические вариации у животного, унаследованные от предыдущих поколений, не вызывающие каких-либо физических изменений у животного, могут быть «разоблачены» шок от вступления в новую среду. Затем варианты генов, улучшающие способность животного адаптироваться к новой среде, могут быть отобраны и переданы его потомству. Это отличается от установленного эволюционного механизма генетических мутаций de novo, которые возникают случайно после того, как животное вошло в новую среду, которые также обеспечивают субстрат, на котором может действовать естественный отбор.
По мнению ученых, экологический шок, который привел к потере глаз у пещерной рыбы, произошел около 2 или 3 миллионов лет назад, когда ее живущие на поверхности предки, у которых были глаза, «либо колонизировали эти пещеры, либо попали в них», — говорит Джеффри. . Переход рыбы от плавания вне пещеры к плаванию внутри пещеры, где вода более чистая и менее проводящая электричество, подавлял активность белка «теплового шока», называемого HSP90. (Предыдущие исследования на плодовой мушке этого белка, который имеет решающее значение для регуляции сворачивания белка, показали, что он может играть роль в маскировке скрытых генетических вариаций.) В случае пещерных рыб, настоящее исследование обнаруживает, что ингибирование HSP90 происходит из-за шок окружающей среды обнажил скрытые генетические вариации, позволив глазам большего или меньшего размера быть выраженными у разных людей.«На первый взгляд, в среде света большие глаза более полезны, чем крошечные. Но как только рыба попадает в пещеру, если эта (генетическая вариация) разоблачена, не имеет значения, маленькие у вас глаза или большие. глаза, потому что они совершенно темные », — говорит Джеффри.
В документе предполагается, что были выбраны рыбы с меньшими глазами и, в конечном итоге, без глаз, потому что они обеспечивали адаптивное преимущество.«Это спорно», — говорит Джеффри, отмечая, что даже ученым в этой области трудно понять цель потери глаз.
В статье предлагается несколько возможных преимуществ безглазости, например, позволяя животному сохранять большое количество энергии, необходимой для поддержания глаза, и вместо этого расходовать ее на черты, полезные в темноте.Спуск в пещеру Astyanas mexicanus, живущего на поверхности, несколько миллионов лет назад, «с точки зрения эволюции, является очень недавним событием», — говорит Джеффри. «Здесь мы говорим о быстром эволюционном процессе, в отличие от 500 миллионов лет естественного отбора, который произошел с тех пор, как большинство [групп] животных появилось в кембрийский период. Тот факт, что эти безглазые пещерные рыбы настолько молоды, делает их очень привлекательными для понимать эволюционные процессы в их начале ».