Бактериальные инфекции у дрозофил-родителей заставляет их потомство искать новые генетические решения возникшего стресса.

Генетическое разнообразие – несомненный эволюционный плюс: чем больше в популяции будет разных комбинаций генов, тем больше шансов у популяции выдержать сюрпризы среды обитания. Конечно, для отдельного индивидуума та или иная комбинация может быть совсем невыгодной, но, повторим ещё раз, в целом, для совокупности особей большой набор вариаций в генах и геномах означает, что при любом неблагоприятном экологическом раскладе кто-нибудь из популяции да выживет – и оставит потомство.

Инфекции и паразиты помогают дрозофилам увеличивать генетическое разнообразие популяции. (Фото Alex Wild / Visuals Unlimited / Corbis.)

Один из мощнейших генераторов генетического разнообразия – это половое размножение и сопутствующая ему хромосомная рекомбинация, межхромосомный обмен участками генетического материала. Здесь всё очевидно: потомство не является клоном исходного родителя, наборы генов у детей складываются в результате комбинации родительских генов, и таких комбинаций может быть очень, очень много. Но, кроме того, есть и внешние факторы, добавляющие генам и геномам разнообразия. Известно, что в стрессовых условиях (например, при повышении температуры выше оптимальной или при недостатке еды) потомство становится более генетически вариативным. Исследователи из Университета Северной Каролины утверждают, что и бактериальная инфекция вкупе с паразитами тоже помогает популяции стать разнообразной.

Надя Сингх (Nadia Singh) и её коллеги заражали самок дрозофил различными бактериальными штаммами перед тем, как отправить их на свидание с самцами (часть самок оставались незаражёнными, для контроля). Оказалось, что у инфицированных матерей получается потомство, у которого при формировании яиц чаще происходит межхромосомный обмен участками ДНК, или кроссинговер – универсальный молекулярный процесс, происходящий при формировании половых клеток (правда, у самцов дрозофилы, когда у них созревают сперматозоиды, такой рекомбинации генетического материала не случается). От такой перетасовки меняется «портрет» хромосом, которые в нём участвуют, то есть чем чаще идёт кроссинговер, тем разнообразней у потомства окажется набор генов. Подчеркнём, что речь в данном случае идёт не мутациях в генах, а именно о перераспределении самих генов, так что в результате половые клетки получают более или менее эффективные их комбинации.

То есть от инфицированных самок рождались новые самки, которые уже активней генерировали эту самую изменчивость. Причём исходных мух заражали бактериями, когда яйца у дрозофил были уже сформировавшимися, оставалось только их оплодотворить. Нельзя сказать, что инфекция влияла на сам процесс созревания яиц, скорее уж на развитие эмбриона.

Более того, если на личинок мух, получившихся от обычных, здоровых самок, нападала паразитическая оса, то те, кто всё-таки выживал после нападения, тоже генерировали в своих женских половых клетках большую генетическую изменчивость. Паразитическая оса Leptopilina clavipes откладывает в мушиную личинку своё яйцо, из которого появляется осиная личинка и начинает в буквальном смысле проедать путь наружу сквозь хозяйское тело. Очевидно, что и бактериальная инфекция, и паразитическая оса выступают как сильный, опасный для жизни стресс, а стресс, как было сказано выше, заставляет искать новые генетические схемы, которые позволили в будущем с ним справиться. (Поиск, подчеркнём, идёт нецеленаправленно, то есть в потомстве просто появляется как можно больше «вариантов решения», из которых выживают наиболее подходящие – срабатывает естественный отбор.)

Что за молекулярные механизмы тут задействованы, авторы работы пока даже не осмеливаются предполагать, однако не исключают, что такой способ поддержания и увеличения генетического разнообразия существует и у многих, многих других видов живых существ – в конце концов, и половое размножение с кроссинговером, и паразиты есть не только у насекомых, но и, к примеру, у приматов.

Результаты работы опубликованы в Science.