Устойчивое существование популяции обеспечивается негенетической памятью поколений
С помощью имитационного моделирования русским ученым
удалось изобразить, что материнский эффект негенетическая
передача от мамы к потомству инфы о длине
светового дня и богатстве пищи играет главную роль
в сезонных конфигурациях методов размножения и численности
дафний и сооружает популяцию наиболее устойчивой. Наличие
материнского эффекта у дафний, сначала предсказанное
на теоретическом уровне, не так давно заработало экспериментальные
доказательства.
С помощью имитационного моделирования русским ученым
удалось представить, что материнский эффект негенетическая
передача от мамы к потомству инфы о длине
светового дня и изобильи пищи играет главную роль
в сезонных конфигурациях методов размножения и численности
дафний и сооружает популяцию наиболее устойчивой. Наличие
материнского эффекта у дафний, сначала предсказанное
на теоретическом уровне, не так давно заработало экспериментальные
доказательства.
Передача инфы от родителей к отпрыскам может
исполняться 3-мя генеральными маршрутами, два из тот или другой
известны: это генетическая наследственность, свойственная
цельным без исключения живым организмам, и обучение, отличительное
только лишь для животных со трудной сердитой налаженностью.
3-ий путь наименее знаком и еще дурнее выучен, но и он,
судя по целому, играет главную роль в жизни почти всех
организмов. Это так-называемые родительские эффекты
внегенетические конфигурации у потомства, обусловленные
соглашениями жизни и заботой родителей. Простой пример: самка,
неудовлетворительно кормившаяся в движение близкой жизни, откладывает яичка
с наименьшим численностью питательных веществ, из тот или другой
развивается даже при хороших генах
сравнимо хилое потомство.
Наиболее трудные варианты могут включать многообразные
эпигенетические конфигурации потомственного субстанции
(ДНК). К примеру, некие участки хромосом, заработанных
потомством от родителей, могут еще в родительском
организме подвергаться метилированию, а гистоны белки,
на тот или другой намотана геномная ДНК, ацетилированию . То и второе влияет на службу генов.
В итоге даже при схожем геноме у потомства
могут наблюдаться отличающиеся признаки. Не считая того,
знаменито, что эмбриональное развитие животных, необычно на
исходных шагах, во многом зависит от различных
молекул (в том числе матричных РНК), поступающих
в яйцеклетку из материнского организма. Светло, что обстоятельства
жизни мамы в принципе могут влиять на численность и
состав этих веществ и, следовательно, на развитие зародыша.
Учить родительские эффекты свободнее в итоге у тех животных,
в жизненном цикле тот или другой находится
партеногенетическое размножение как, к примеру,
у дафний. В данном варианте геномы мамы и ее дочерей
схожи, и свободнее отличить материнские эффекты от
генетических.
Еще в 1996 году А. А. Умнов и
В. Р. Алексеев разработали имитационную модель для
проверки гипотезы о существовании у ветвистоусых
рачков материнского эффекта. В модели предполагалось, что
дафнии передают потомству информацию о трофических
договорах (то грызть о том, как ладно насыщалась
мама). Позднее эта догадка водилась доказана экспериментально
.Maternal control of resting-egg production in
Daphnia // Nature. V. 414.
P. 899901). Выяснилось, что дафнии передают потомству
информацию не только лишь о собственном кормлении, да и
об конфигурациях длины светового дня. Вследствие этого
особи, располагающие однообразный масштаб и возраст, могут по-различному
реагировать на одни и те же пищевые и температурные обстоятельства
только лишь поэтому, что их мамы располагали различную жизненную историю.
В новейшей статье В. Р. Алексеева и
Т. И. Казанцевой с помощью имитационного
моделирования оценивается вероятное воздействие материнского
эффекта на потрясения численности популяций дафний, на пора
перехода от партеногенетического (однополого) размножения к
гамогенетическому (двуполому), на численность зимующих яиц и
иные характеристики популяции.
В качестве образца для моделирования применялась ладно
выученная популяция рачков Daphnia longispina из озера
Красненького в Псковской области. Жизненный цикл этих
рачков достаточно труден. Ну почти в конце зимы из зимующих яиц выходит
1-ое поколение самок, тот или другой начинают живо плодиться
методом партеногенеза, производя на свет только лишь самок.
В начале лета численность фитопланктона главной
еды дафний понижается, и дафнии начинают создавать
самцов и перебегают к двуполому размножению. Образуются
покоящиеся яичка, и приходит летняя диапауза, продолжающаяся
не наиболее месяца. Потом из яиц выходит новое поколение
самок, размножающихся партеногенетически. В баста лета и
в осеннюю пору в популяции наново возникают самцы, начинается
двуполое размножение и откладываются зимующие яичка, компенсированные
частой оболочкой, дозволяющей выносить неблагоприятные
обстоятельства.
Переход дафний от однополого размножения к двуполому
регулируется несколькими факторами: температурой, множеством
еды, длиной светового дня. Информация о динамике этих
причин в прошедшем и реальном доходит до дафний
2-мя маршрутами: из их собственного жизненного опыта, а также
от мамы, благодаря материнскому эффекту.
Разработанная создателями модель прибывает
индивидуально-ориентированной: в ней имитируется
жизненный путь каждой отдельной особи. Возможность перехода
особи от однополого размножения к двуполому зависит
в модели как от сиюминутного состояния причин среды
(температуры, длины светового дня, числа еды
и др.), так и от личного потенциала роста
особи, тот или иной, в свойскую очередь, обусловливается соглашениями
жизни и потенциалом ее мамы. Потенциал роста описывает
очень вероятную скорость роста принесенной особи (настоящая
скорость роста, обычно, оказывается гуще наибольшей).
Чем тише рост, тем выше возможность перехода
к двуполому размножению.
Эким образом, переход к двуполому размножению зависит не
только лишь от того, как насыщалась предоставленная особь и каковы обстоятельства
среды в этот фактор, да и от того, как насыщалась ее мама и
наиболее дальние прородители. Тем задается материнский
эффект негенетическая передача инфы
о трофических договорах. Не считая того, в модели водилась
предусмотрена вероятность материнской передачи инфы
о длине светового дня.
Создателям удалось представить, что при определенных входных
параметрах их модель очень метко воссоздает настоящую
динамику численности самцов и самок, партеногенетических и
покоящихся яиц, наблюдаемую в настоящей популяции. Нужно
проговорить, что эта настоящая динамика довольно трудна:
к примеру, в движение один-одинешенек лета наблюдается немножко
(обычно 5) пиков численности дафний.
Исполнительное соответствие модельной и настоящей популяционной
динамики отдало основания считать, что модель вправду
учитывает все генеральные причины и причинно-следственные взаимоотношения,
определяющие эту динамику. Сейчас модель можнож имелось
употреблять для проверки гипотез о роли материнского
эффекта.
Изъятие из модели материнского эффекта привело к тому, что
модельная динамика стала резко выделяться от настоящей.
Потенциал роста в данном варианте не зависел от истории
жизни предков, его задавали неизменным для цельных особей,
развивающихся из партеногенетических яиц. Ни один-одинехонек из вариантов
модели с отключенным материнским эффектом не дозволил
воспроизвести динамику численности и формирование банка
покоящихся яиц, нужных для устойчивого долголетнего
развития популяции.
К примеру, ежели потенциал роста был задан высочайшим, покоящиеся
яичка фактически не образовывались, выживание популяции
в зимний период имелось вероятно только лишь благодаря незначительному
числу перезимовавших самок, и в длительной перспективе
популяция останавливалась очень уязвимой. На этом основании
создатели сделали решение о значимой роли материнского
эффекта в формировании популяционной динамики и сезонных
адаптаций у дафний.
В товарищем опыте создатели заблокировали материнскую
передачу инфы о трофических договорах (особь знает
только лишь о том, как она сама насыщалась, но не о том,
как поправлялись ее прородители). Материнский эффект в отношении
длины светового дня был сохранен. Оказалось, что этого полностью
довольно для пунктуального воссоздания настоящей популяционной
динамики. Опыты с минувшей версией модели, в тот или иной
материнский эффект распространялся только лишь на информацию
о кормлении, доставляли немножко наименее исполнительное соответствие.
Создатели заключают, что передача в шеренге поколений
инфы о длине дня, вероятно, прибывает наиболее главной
для популяции, чем передача инфы о трофических
договорах.
В 3-ем опыте модель водилась изменена эким
образом, что стала вероятной передача инфы только лишь
прямо от мамы к ее отпрыскам, но не в длинноватом
шеренге поколений. Эким образом, негенетическая память
популяции стала недлинной: все, что происходило ранее, чем
одно поколение назад, бесповоротно забывалось.
Измененная модель по-бывшему ладно воссоздавала
популяционную динамику в движение один-одинешенек сезона, но
в длительной перспективе наблюдалась дестабилизация
(возросла межгодовая амплитуда потрясений численности).
По суждению творцов, это значит, что наиболее рослая
цепь в передаче инфы, возможно, принципиальна
не столько для динамики численности популяции
в рамках один-одинешенек сезона, сколько для повышения
стабильности популяции в долголетней перспективе.
Охото пожелать создателям последующих фурроров в исследовании
материнского эффекта этого во многом еще
неясного механизма внегенетической наследственности, роль
тот или другой в жизни и эволюции организмов может оказаться
очень значимой.
Источник : В. Р. Алексеев, Т. И. Казанцева.
Создатель : Александр Марков
()
Posted in ЭкоМедицина by admin with comments disabled.