Традиционно принято считать, что эволюция «играет в долгую», а эволюционные изменения в митохондриальном геноме не превышают 2% на миллион лет. Этот тезис уточнён благодаря новому исследованию на курицах, проведённому группой учёных под руководством профессора Грегера Ларсона (Greger Larson) в научно-исследовательской лаборатории археологии при Оксфордском университете.
Они обнаружили в митохондриальном геноме птиц две мутации всего за пятьдесят лет. Таким образом, скорость появления мутаций в митохондриальном геноме куриц оказалась в 15 раз больше ожидаемой. Объяснение в том, что некоторые изменения ДНК впоследствии «откатываются» назад, поэтому не заметны при изучении мутаций генома на длительных интервалах времени.
Изучив генетическую последовательность куриц, учёные также обнаружили экземпляр митохондриальной ДНК, который передался по отцовской линии (показан синей стрелкой на иллюстрации). Известно, что мтДНК наследуется только по материнской линии, а наследование по отцовской линии (paternal leakage) исключительно редки. Возможно, они всё-таки происходят чаще. И вообще, эволюция — гораздо более динамичная штука, чем принято думать.
Для исследования учёные использовали хорошо задокументированную родословную многих поколений куриц, которую пятьдесят лет ведёт профессор Пол Зигель (Paul Siegel) из политехнического университета Виргинии. Избирательное спаривание куриц началось в 1957 году с семи частично родственных куриц — и с тех пор в базу вносилась информация о родителях каждого цыплёнка. Благодаря селекции за полстолетия удалось добиться десятикратной разницы в весе 56-дневных цыплят в двух экспериментальных группах.
Учёные реконструировали передачу мтДНК за прошедшие десятилетия, взяв образцы крови у 12 куриц одного поколения.
Профессор Ларсон объясняет, почему их результаты так сильно отличаются от общепринятых представлений о скорости эволюции: «Наши наблюдения показывают, что эволюция всегда происходит быстро, но мы не видим этого, потому что обычно изучаем её в течение длительных периодов времени. Наше исследование показывает, что эволюция может происходить гораздо быстрее в краткосрочной перспективе, чем мы предполагали, изучая ископаемые останки. Раньше предполагалось, что скорость изменения митохондриального генома составляет около 2% за миллион лет. При таких показателях мы не заметили бы ни одной мутации за 50 лет, но на самом деле зарегистрировали сразу две».
Большую разницу в скорости кратковременной и долговременной эволюции можно объяснить. Одна из теорий предполагается, что «отрицательные» мутации довольно быстро исчезают из популяции, а остаются только «положительные», полезные мутации.
Научная работа опубликована в журнале Biology Letters.