Новое исследование, проведенное в лаборатории члена Института Уайтхеда Юкико Ямаситы подтверждает, что «мусорная» ДНК играет ключевую роль в видообразовании. Более 10% нашего генома состоит из повторяющихся, считавшихся бессмысленными участков генетического материала, которые не кодируют никаких белков.

В серии работ за несколько лет член института Уайтхеда Юкико Ямасита и его коллеги доказали, что так называемая мусорная ДНК не такая бесполезная, как кажется на первый взгляд. На самом деле она играет важную роль в клетке: эта ДНК работает с клеточными белками, чтобы сохранить все отдельные хромосомы клетки вместе в одном ядре.

Во время своей работы авторы изучили, как эта часть ДНК влияет на фертильность и выживание видов, тогда у ученых появился первый намек на то, что эти повторяющиеся последовательности могут играть определенную роль в видообразовании.

Чтобы это проверить, исследователи удалили белок под названием Prod, который связывается с определенной последовательностью «мусорной» ДНК у плодовой мухи Drosophila melanogaster, в результате их хромосомы рассеялись за пределами ядра в крошечные шарики клеточного материала и насекомые погибли.

Если бы этот фрагмент «мусорной» ДНК был необходим для выживания одного вида, но отсутствовал у другого, это могло бы означать, что два вида мух со временем развили разные последовательности для одной и той же роли. И поскольку «мусорная» ДНК сыграла определенную роль в сохранении всех хромосом вместе, исследователи задались вопросом, могут ли эти эволюционные различия быть одной из причин, по которой разные виды репродуктивно несовместимы.

Чтобы понять, как различия в спутниковой ДНК могут привести к репродуктивной несовместимости, исследователи решили сосредоточиться на двух ветвях генеалогического древа плодовой мухи: классической лабораторной модели Drosophila melanogaster и ее ближайшего родственника, Drosophila simulans. Эти два вида разошлись друг от друга около 2–3 млн лет назад.

Исследователи могут скрестить самку Drosophila melanogaster с самцом Drosophila simulans, но в результате потомство либо бесплодно, либо умирает. Авторы разводили мух, а затем изучали ткани потомства, чтобы понять, почему так происходит. Когда авторы посмотрели на гибридные ткани, то выяснили, что их фенотип был точно таким же, как если кто-то нарушил «мусорную» ДНК чистого вида. Хромосомы были разбросаны, а не инкапсулированы в одно ядро.

В результате авторы сделали вывод, что «мусорная» ДНК регулярно мутирует и буквально задает стратегию скрещивания для разных видов.