Межхромосомные перестройки и перегруппировки генов позволяют сформировать новый вид без увеличения числа самих хромосом.

Новый вид может появиться из межвидового гибрида, однако здесь необходимы два условия: виды, вступающие в союз, должны быть, с одной стороны, близкородственными, с другой, отличаться по кариотипу. Так называют совокупность хромосом в ядре – их количество и форма служат визитной карточкой вида. У человека, как мы знаем, 23 пары хромосом, то есть каждая хромосома (первая, вторая, третья и т. д.) представлена в двух вариантах, материнском и отцовском. При формировании половых клеток хромосомный набор делится таким образом, что в каждом сперматозоиде или яйцеклетке оказываются только 23 хромосомы – гаплоидный, «одинарный» набор.

Бабочки-голубянки рассказали о некоторых тайнах видообразования (на фото – самец Agrodiaetus damon). (Фото Cisca Castelijns / NiS / Minden Pictures / Corbis.)

Процесс распределения хромосом между половыми клетками чрезвычайно важен, ведь потом развитие зародыша будет зависеть именно от комбинации двойного их набора, который сформируется при оплодотворении. Представим, что в мужскую или женскую половую клетку попало, например, две хромосомы номер два, и ни одной – номер десять: даже если сама клетка в таком случае окажется жизнеспособной, эмбрион с таким хромосомным набором развиваться не сможет. Однако бывает так, что гибрид всё-таки появляется на свет, но сам оказывается бесплодным: его кариотип оказывается таким, что почти невозможно распределить хромосомы так, чтобы получить от гибрида потомство. Самый известный пример – мул, потомок осла и лошади: самцы мула бесплодны, как и большинство самок.

Однако бывает, что гибрид может дать начало новому виду, однако одновременно он должен стать неспособным скрещиваться с родительскими видами. Растения «решают» эту проблему, добавляя себе лишнюю копию всех хромосом, или, иными словами, увеличивая собственную плоидность – такая глобальная геномная мутация позволяет и проблему собственной стерильности обойти, и отгородиться от родительских видов. Но животные подобные реконструкции не переносят; с другой стороны, в геноме у многих видов животных есть следы того, что они сформировались именно в результате межвидовой гибридизации. Владимир Александрович Лухтанов, профессор СПбГУ, вместе с коллегами показал на примере бабочек-голубянок из рода Agrodiaetus, как такое видообразование может происходить.

Голубянки — рекордсмены по числу хромосом среди всех многоклеточных животных, у видов одного рода их число колеблется от 20 до 268. Кроме того, оказалось, что среди Agrodiaetus есть много эволюционно молодых форм (молодых видов, подвидов и популяций с неясным статусом), геномы которых хранят следы недавних эволюционных событий. В статье в Proceedings of the Royal Society B авторы описывают, что происходит с хромосомами бабочек при появлении гибрида. По сути, речь идёт о том, что у него хромосомный набор получается сбалансированный, без избытка и или нехватки генетического материала, но одновременно комбинация хромосом, способ их объединения друг с другом, перераспределение генов между ними оказываются таковы, что гибрид по кариотипу становится отличен от родителей – и потому не может с ними скрещиваться. Собственно гены остаются те же, меняется лишь их форма, то, как они распределены по хромосомам.

Итак, простое переформатирование генетического материала в диплоидном геноме, без увеличения плоидности, позволяет получить новый вид (хотя, конечно, прилагательное «простой» вряд ли здесь применимо). Видообразование – едва ли не главный эволюционный процесс, и важность полученных результатов в этом смысле трудно переоценить, поскольку они ещё на шаг приближают нас к пониманию того, как развивалась жизнь на Земле.