Открытия в эволюции. Итоги 2017 года (txt version)

22.12.2017 18:04

Традиционный (и самую малость запоздавший) пост с пересказом видео-лекции о научных итогах года в области эволюции. Автор подборки - Александр Марков, заведующий кафедрой Биологического факультета МГУ и успешный популяризатор науки.

Вообще эта лекция на пикабу уже засветилась (привет @p4hshok), однако длинные видеоролики мало кто смотрит, поэтому разложить видео на текст лишним не будет. Тем не менее я настоятельно советую посмотреть саму лекцию, потому что комментарии лектора это просто 10 биологических эволюций из 10.

Ну а здесь к каждой новости будут прикреплены ссылки на статьи за авторством самого Маркова, так что выбирайте, какой из вариантов вам по душе.

Итак, приступим:

1. Палеогенетика помогла выяснить происхождение домашних кошек

Анализ фрагментов митохондриальной и ядерной ДНК 352 древних кошек подтвердил, что домашние кошки происходят только от одного из подвидов дикого кота Felis silvestris, а именно от африканского, или степного кота F. s. lybica, чей ареал охватывает северную Африку и юго-западную Азию.

Открытия в эволюции. Итоги 2017 года (txt version)

Африканские дикие кошки внешне почти неотличимы от домашних. Левая фотография сделана в Кении и, скорее всего, представляет подвид Felis silvestris lybica, от которого произошли домашние кошки, правая — в Южной Африке, где обитает подвид F. s. cafra. Примерно такой неназойливо-полосатенький окрас (mackerel tabby) считается исходным для домашних кошек.

Одомашнивание началось еще в неолите и шло параллельно на Ближнем Востоке и в Египте, поэтому большинство современных домашних кошек принадлежит либо к египетским, либо к ближневосточным митохондриальным линиям. Широкое расселение домашних кошек по Старому Свету началось в античный период и ускорилось в Средние века. По-видимому, изначально люди отбирали кошек только по поведенческим признакам, а гены, влияющие на внешний вид, стали подвергаться отбору лишь в последние несколько столетий.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/433045/Paleogenetika_pomogl...

2. Люди из Джебель Ирхуд — ранние представители эволюционной линии Homo sapiens

Палеолитическое местонахождение Джебель Ирхуд в Марокко было открыто в 1960 году, однако надежно установить его возраст удалось только сейчас. Он оказался намного больше, чем предполагалось: 315 ± 34 тыс. лет. Наряду с новыми морфологическими данными это позволяет интерпретировать людей из Джебель Ирхуд как ранних представителей сапиентной эволюционной линии. Их черепа демонстрируют смесь архаичных и продвинутых признаков, причем первые преобладают в строении мозговой коробки, а вторые — в лицевой части черепа.

По-видимому, после разделения предков сапиенсов и неандертальцев в обеих линиях («нашей» и неандертальской) эволюционные изменения сначала затрагивали лицевой скелет, а форма мозговой коробки менялась позже. Новые данные показывают, что процесс эволюционного становления нашего вида не был приурочен только к Восточной Африке, а захватывал обширные территории Африканского континента.

Подробности: https://elementy.ru/novosti_nauki/433030/Lyudi_iz_Dzhebel_Ir...

3. Новые результаты 30-летнего эксперимента Ричарда Ленски

Долгосрочный эволюционный эксперимент на бактериях Escherichia coli, продолжающийся уже почти 30 лет, дал новые неожиданные результаты. Секвенирование (т.е. прочтение) ДНК бактерий из замороженной «ископаемой летописи» эксперимента показало, что за 60 000 поколений эволюция подопытных популяций не прекратилась и даже не замедлилась.

Как минимум в 9 популяциях из 12 произошла экологическая диверсификация: исходная монокультура подразделилась на сообщества, связанные экологическими взаимодействиями и не вытесняющие друг друга. Внутри каждой клады эволюция продолжается полным ходом, причем дальнейшие изменения направляются как предшествующей эволюционной историей, так и меняющейся экологической обстановкой.

Таким образом, эволюция «перехитрила» исследователей, надеявшихся изучить действие мутаций и отбора в ходе адаптации к стабильным условиям в предельно простой искусственной системе.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/433131/V_dolgosrochnom_eksp...

4. Новый вид вьюрков появился на глазах у исследователей

В ходе многолетних наблюдений за птицами на маленьком островке Дафне в Галапагосском архипелаге эволюционным биологам Питеру и Розмари Грант удалось детально задокументировать процесс появления нового вида вьюрков. Его родоначальниками стали две самки из местной популяции среднего земляного вьюрка Geospiza fortis и залетный самец большого кактусового земляного вьюрка G. conirostris с острова Эспаньола, расположенного в 100 км к юго-востоку.

Слева — средний земляной вьюрок Geospiza fortis, издавна проживающий на острове Дафне; в центре — большой кактусовый земляной вьюрок G. conirostris с острова Эспаньола; справа — «большая птица», представитель нового гибридного вида, возникшего на Дафне в результате скрещивания залетного самца G. conirostris с самкой G. fortis.

Их гибридные потомки скрещиваются только друг с другом. У них сформировались специфические пропорции клюва (что говорит об успешном разделе ниш с местными видами вьюрков), а также своеобразная видовая песня, что объясняет быстрое формирование репродуктивной изоляции. Новый вид процветает, несмотря на "кровосмешение": в 2010 году, через 30 лет после исходной гибридизации, на островке жило уже 36 особей.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/433159/Novyy_vid_darvinovyk...

5. Подтверждена важнейшая функция сна

Согласно «гипотезе синаптического гомеостаза», сон необходим животным, потому что усвоение нового опыта во время бодрствования происходит в основном за счет усиления, а не ослабления синаптической проводимости. Общее нарастание проводимости снижает работоспособность нервной системы, которая поэтому должна регулярно переходить в режим «офлайн», отключаясь от внешних сигналов. Это позволяет избирательно ослабить перевозбужденные синапсы, аккуратно отделяя при этом важную информацию от неважной.

Рисунок, иллюстрирующий главный вывод обеих обсуждаемых работ: во время сна происходит ослабление синапсов. Слева синапос до сна, справа - после.

Двум исследовательским коллективам из США удалось получить новые независимые подтверждения этой гипотезы. Одна работа основана на трехмерной электронной микроскопии и прямом измерении синапсов, другая — на сравнении количества рецепторов и других белков в синапсах до и после сна. Оказалось, что у мышей во сне достоверно уменьшается и размер синапсов, и количество рецепторов, ответственных за прием возбуждающих сигналов.

Комментарий: судя по всему, наши мозги во время бодрствования всё сильнее "разгоняются": проводимость активных нейронных цепей бесконтрольно растёт, а сами синапсы увеличиваются. В некотором смысле мозг, как паровой котёл, набирает мощность и давление, расходует всё больше энергии, и если вовремя не стравить пар, где-нибудь да рванёт. Собственно, этим и объясняется тот факт, что любое многоклёточное с нервной системой, от червей и жучков до ящериц и студентов, нуждается во сне.

И вот ещё аналогия: сон это "заплатка" для глобального бага "ядра" нервной системы. По мне так это самая интересная новость из подборки.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/432926/Dva_nezavisimykh_iss...

6. Новые данные о примитивных людях из пещеры райзинг Стар заставляют пересмотреть историю человеческого рода.

Недавно в южноафриканской пещере Райзинг Стар были найдены многочисленные кости неизвестного ранее вида примитивных людей, получившего название Homo naledi. По многим признакам H. naledi напоминает хабилисов, других ранних Homo и даже австралопитеков, что позволяло предположить весьма почтенный возраст находок. Однако датировки, полученные несколькими независимыми методами в разных лабораториях, показали, что эти люди жили всего лишь 335–236 тысяч лет назад, одновременно с гораздо более продвинутыми представителями человеческого рода.

Черепа австралопитеков (Au. africanus, Au. sediba) и четырех ископаемых видов Homo, включая H. naledi. Некоторые детали строения черепа, не характерные для Au. africanus и H. rudolfensis, сближают H. naledi с Au. sediba, H. habilis, H. erectus и даже с некоторыми более поздними Homo.

Также опубликованы данные о новых находках костей H. naledi, среди которых есть хорошо сохранившийся череп, в другом уголке той же пещеры. Все кости явно принадлежали людям из одной и той же популяции. Новые данные вносят существенные коррективы в сложившиеся представления об антропогенезе.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/433005/Novye_dannye_o_primi...

7. Геномы людей из Сунгиря рассказали о репродуктивном поведении верхнепалеолитических охотников

Сунгирь — одна из самых известных и изученных стоянок европейских верхнепалеолитических сапиенсов. Международный коллектив антропологов и палеогенетиков сообщил о прочтении полных геномов четырех индивидов из Сунгиря, живших около 34 000 лет назад: взрослого мужчины, похороненного в отдельной могиле (S1), обоих подростков из двойного захоронения (S2 и S3), а также обладателя бедренной кости (S4), фрагмент которой, заполненный красной охрой, был найден в двойной могиле рядом со скелетом S2.

Все четыре индивида принадлежали к одной популяции с эффективной численностью 200–500 человек, но при этом не являлись близкими родственниками.

Скульптурные реконструкции индивидов Сунгирь-1, 2 и 3, выполненные в Лаборатории антропологической реконструкции Института этнологии и антропологии РАН

Отсутствие в геномах протяженных участков полной гомозиготности говорит о том, что сунгирцы, в отличие от алтайских неандертальцев, избегали близкородственных скрещиваний, хоть и жили небольшими группами. По-видимому, социальная структура и репродуктивное поведение сунгирцев были примерно такими же, как у современных охотников-собирателей, для которых характерны частые переходы из группы в группу и избегание инцеста.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/433140/Genomy_lyudey_iz_Sun...

8. Гены, способствующие получению хорошего образования, отсеиваются отбором

В современных человеческих популяциях уровень полученного образования обладает высокой наследуемостью, то есть сильно зависит от генов. Выявлены десятки аллелей, влияющих на этот признак. При этом образование, как правило, отрицательно коррелирует с дарвиновской приспособленностью: образованные люди хуже размножаются. Это указывает на возможный отбор против «генов образования».

Фильм «Идиократия» изображает мир будущего, в котором из-за отрицательного отбора по интеллекту остались одни дураки. Исследование исландских генетиков показало, что у этой мрачной фантазии есть научные основания.

Новое исследование, основанное на данных по 110 000 исландцев, родившихся между 1910 и 1975 годами, показало, что «гены образования» действительно подвергаются отрицательному отбору. Эти аллели, многие из которых коррелируют также с повышенным интеллектом, крепким здоровьем и долгой жизнью, снижают приспособленность независимо от того, реализовал ли человек обусловленную ими склонность к получению хорошего образования.

Исследование подтвердило опасения о том, что эволюция современного человечества направлена в сторону ухудшения генетического базиса признаков, связанных с интеллектом. Социально-культурное развитие пока с лихвой компенсирует генетическую деградацию, но со временем ее последствия могут стать существенными.

Комментарий: смысл в том, что люди, умеющие рассуждать здраво и планировать свою жизнь, даже если не получают высшее образование после школы, не торопятся заводить детей. Они делают это статистически немного позже. Однако это "немного" в эволюционной перспективе выливается отставание по количеству оставленного потомства - главный показатель приспособленности.

Вообще тема довольно сложная, если хотите разобраться обязательно читайте статью и смотрите лекцию.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/432918/Geny_sposobstvuyushc...

9. Число мутаций у детей зависит от возраста обоих родителей

Исландские генетики провели беспрецедентное по масштабу исследование мутагенеза у современных людей, проанализировав полные геномы 1548 «троек», включающих пару родителей и их потомка. Оказалось, что каждый новорожденный получает в среднем 70 новых мутаций, которых не было у родителей, из которых 80% приносит сперматозоид, и только 20% — яйцеклетка.

Число людей с разным количеством новых мутаций. По горизонтальной оси — число новых мутаций, по вертикальной — число людей с таким количеством новых мутаций.

Подтвердился быстрый рост числа новых мутаций с возрастом отца: каждый год жизни отца прибавляет его потомству в среднем 1,5 мутации. Возраст матери тоже влияет на число мутаций у потомства, но не так сильно: каждый год жизни матери обходится потомству в 0,37 дополнительных мутаций. Распределение «материнских» мутаций по геному оказалось неравномерным: в нескольких участках частота их возникновения резко повышена. По-видимому, это связано с тем, что в этих участках чаще всего рвутся хромосомы в стареющих ооцитах.

Похожий паттерн распределения материнских мутаций характерен для шимпанзе и горилл, но не для орангутанов. По-видимому, мы унаследовали этот паттерн от ранних представителей больших африканских человекообразных обезьян.

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/433114/Chislo_mutatsiy_u_de...

10. Что общего у голых землекопов и «голых обезьян»?

Голые землекопы и люди отличаются от своих родственников (соответственно, грызунов и приматов) двумя редкими особенностями: высоко развитой социальностью и долголетием.

Молодые голые землекопы (слева) и 30-летний патриарх — размножающийся самец (муж «царицы»). Хотя и видно, что он несколько усох с возрастом (саркопения и утрата подкожного жира — старческие признаки), он по-прежнему бодр, исправно исполняет свои супружеские обязанности и умирать вовсе не собирается.

Российские и германские биологи проанализировали факты, свидетельствующие о том, что у этих двух видов млекопитающих есть еще одна важная общая черта: ювенилизация (неотения), то есть задержка развития, ведущая к сохранению у взрослых особей ряда детских и даже эмбриональных признаков. Не исключено, что все три необычные особенности голых землекопов и «голых обезьян» — социальность, долголетие и неотения — тесно связаны между собой.

Череп взрослого мужчины (слева) по ряду признаков больше похож на череп детеныша шимпанзе (в центре), чем взрослого самца (справа).

Подробнее: http://elementy.ru/novosti_nauki/432949/Chto_obshchego_u_gol...

PS Помимо эволюционных итогов 2017 года, есть итоги физические, палеоантропологические, палеонтологические, медицинские, астрологические. Если не хочется ждать, пока у меня руки до них дойдут (возможно что никогда), то всё это добро можно найти на ютуб-канале Центра "Архэ", который специализируется на выпуске видеолекций.