13.03.2013

Клещи деградировали из паразитов

Обнаружены свидетельства обратной эволюции животных: бывшие паразитами клещи вернулись к самостоятельному образу жизни своих предков, поселившись в подушках и матрасах.

Домашний пылевой клещ. Фото: sciencedaily.com

Часы эволюции идут только вперед, и, получив в процессе адаптации определенные специфические признаки, организм (как и все его составные части — органы, ткани, клетки, белки и кодирующая их ДНК) уже не может «отыграть» назад, вновь став таким же, каким был его эволюционный предок. «Эволюция однонаправленна и необратима», — гласит одно из правил эволюционной биологии, получившее название принципа Долло по имени сформулировавшего его в 1893 году бельгийского палеонтолога Луи Долло.

То, что принцип необратимости эволюции всего живого был сформулирован именно палеонтологом, вполне закономерно, так как именно палеонтология иллюстрирует его лучше всех.

Действительно, не было пока ни одного примера, чтобы в прошлом какая-либо разновидность живых существ деволюционировала к своему предковому состоянию.

Законы термодинамики никто не отменял, и эволюция любых систем всегда сопряжена с потерей информации об их предыдущем состоянии. Несмотря на то что живые системы способны удерживать информацию, накапливать, перерабатывать и передавать следующим поколениям себе подобных, необратимое «забывание» предыдущих состояний распространяется и на них, так как передача информации осуществляется посредством ДНК, которая подвержена мутациям.

В этом смысле принцип Долло всего лишь переформулирует на биологический манер базовые термодинамические постулаты, сформулированные физиками. Но, поскольку язык биологии (тем более 200 лет назад) не всегда легко конвертировать в математические формулы и он провоцирует различные интерпретации биологических законов, среди биологов не утихают споры, можно ли считать принцип Долло универсальным, а биологическую эволюцию, учитывая своеобразие живой материи, способной удерживать информацию, в полной мере необратимой.

Изучающая пылевых клещей команда биологов из Мичиганского университета, чью коллективную статью «Является ли перманентный паразитизм обратимым? Критические наблюдения из ранней эволюции домашних пылевых клещей» публикует Systematic Biology, полагает, что обнаружила исключение из правила Долло, иллюстрирующее обратимость эволюции.

Как показал генетический анализ, домашние пылевые клещи, населяющие матрасы, подушки и ковры даже самых чистоплотных хозяев, совершили своеобразный деволюционный кульбит, эволюционировав из паразитов (которые, в свою очередь, эволюционировали миллионы лет назад из самостоятельных и свободноживущих насекомых) обратно, и в конечном итоге опять стали самостоятельными.

«Анализ показал, что пылевые клещи прекратили вести паразитический образ жизни и повторно стали свободноживущими организмами, которые приспособились к различным эконишам, включая человеческое жилье», — указывают авторы статьи, работающие на факультете экологии и эволюционной биологии Мичиганского университета.

Родственные паукам клещи (и те и другие принадлежат к классу арахниды) являются одной из самых биологически разнообразных групп живых существ, насчитывая почти полсотни тысяч видов. Живущие в наших домах и часто вызывающие аллергию пылевые клещи принадлежат к семейству пироглифиды. Их эволюционное прошлое таинственно: опубликованы уже больше 60 различных гипотез, некоторые из которых ведут происхождение этих клещей от паразитов, другие — от свободноживущего предка.

Все эти гипотезы проверены авторами статьи на расшифрованных ДНК нескольких сотен различных клещей, собранных по всему миру. В общей сложности было расшифровано пять определенных участков ДНК 700 насекомых, привезенных из 19 стран, в том числе малоизвестных разновидностей, паразитирующих на редких и исчезающих животных. Расшифрованные геномы позволили выстроить филогенетическое дерево клещей, иллюстрирующее сложную историю их эволюции, длившейся много миллионов лет.

Тут биологов и поджидал сюрприз, так как на филогенетическом дереве пылевые клещи заняли ветку псороптидий — большой группы клещей, относящихся к перманентным паразитам, никогда не покидающим своих хозяев — различных птиц и млекопитающих.

Как показал анализ, непосредственными предками домашних пылевых клещей являлись кожные клещи, подобные псороптическим клещам крупного рогатого скота, а также клещам, паразитирующим в ушах собак и кошек.

Это открытие опровергает устоявшуюся точку зрения, что высокоспециализированные паразиты не в состоянии вернуться к свободному образу жизни своих самостоятельных эволюционных предков, так как функциональная адаптация паразитирующего организма к хозяйскому заходит так далеко, что паразиты уже не в состоянии жить вне чужого тела. При этом многие функциональные гены, необходимые для жизни «на свободе», у перманентных паразитов исчезают или сильно деградируют, что со временем еще больше сокращает для паразита его адаптивный диапазон.

Между тем, как показывают результаты нового исследования, даже перманентные паразиты способны перевоспитаться и вернуться к образу жизни, который вели их предки перед тем, как связать свою жизнь с чужими организмами.

Вернуться к своему эволюционному прошлому некоторым пироглифидам, к которым принадлежат и клещи, обитающие у нас в подушках, предположительно, позволил ряд специфических приспособительных признаков, унаследованных от их самостоятельно живших предков: они были менее чувствительны к низкой влажности, а также могли перерабатывать с помощью специальных энзимов малосъедобные частички кожи, шерсти и перьев, содержащие кератин. Все это, как предполагают авторы статьи, позволило паразитам переместиться с кожи своих хозяев сначала в их гнезда, где они довольствовались частичками омертвевшей кожи, которую теряли их бывшие хозяева, птицы и мелкие грызуны, в подушки, матрасы и ковры, избавившись от звания паразитов и выделившись в отдельный вид домашних пылевых клещей.

Дмитрий Малянов

Источники:

1. Газета.Ru