Два вида круглых червей, разделившиеся 20 миллионов лет назад, сохранили удивительно похожие схемы включения и выключения генов.

Исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что даже после такого долгого эволюционного пути их генетические механизмы работают почти идентично.

Это поразительно — при такой разнице в возрасте их гены ведут себя так согласованно, — говорит Роберт Уотерстон, профессор геномных наук Университета Вашингтона и соавтор работы. — Я не ожидал, что все совпадет настолько точно.

Гены, которые работают во многих типах клеток, меняются редко — эволюция их «консервирует». А вот если ген активен только в одной или нескольких специализированных клетках, у него больше шансов измениться.

Консервация генов — это сохранение почти неизменной структуры или функции гена в ходе эволюции. Если ген критически важен для многих процессов (например, участвует в делении клеток), мутации в нем часто оказываются смертельными, поэтому естественный отбор «отбраковывает» такие изменения.

Например, у червей почти не различается активность генов в мышцах или кишечнике — это базовые функции. Зато гены, связанные с нервной системой, у двух видов работают по-разному.

Возможно, так они приспосабливались к разным условиям, но это пока лишь догадка, — отмечает Кристофер Лардж, ведущий автор исследования.

Ученые сравнили активность генов у двух почвенных червей — Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae. Оба вида идеальны для изучения: они крошечные (около 1 мм), прозрачные, состоят всего из 550 клеток, и у них почти одинаковый набор генов, включая многие общие с человеком.

Исследователи отследили, как меняется активность генов в каждой клетке на разных стадиях развития зародыша. Оказалось, что даже когда гены работают по-разному, это не меняет общий план строения тела.

Мы впервые сравнили развитие каждой клетки у двух разных организмов, — говорит Джунхён Ким, соавтор работы. — Но пока неясно, почему одни гены меняются, а другие нет. Может, это адаптация, а может — просто случайные мутации.

Этот труд помогает понять, как эволюция сохраняет ключевые генетические механизмы, несмотря на миллионы лет изменений. Если мы разберемся, почему одни гены почти не меняются, а другие легко адаптируются, это даст ключи к лечению генетических болезней. Например, можно будет предсказывать, какие мутации опасны, а какие — нет.

Кроме того, черви — удобная модель для изучения старения: многие их гены связаны с долголетием. Если выяснить, как эволюция «решает», какие гены менять, а какие оставлять, это приблизит нас к управлению процессами старения.

Исследование не объясняет, почему гены в специализированных клетках меняются чаще. Авторы предполагают, что это адаптация к среде, но не исключают случайных мутаций. Чтобы подтвердить гипотезу, нужно изучить больше видов и условий.

Ранее ученые обнаружили уникальные формы жизни в гидротермальных источниках.