У многих видов бабочек рода Colias (желтушки) встречаются две хорошо различимые морфы самок: с ярко-желтыми и с белыми крыльями. В недавней статье описаны генетические основы этого полиморфизма. У всех изученных видов за формирование белых крыльев отвечает одна и та же мутация в энхансере, регулирующем ген BarH1. Сам энхансер расположен на расстоянии нескольких тысяч нуклеотидов от этого гена.

Исследование микрофлоры, обитающей среди корней мангровых зарослей на Гваделупе (Карибские острова), привело к открытию крайне необычного вида бактерий, получившего название Thiomargarita magnifica («великолепная серная жемчужина»). Главная особенность новооткрытого вида — небывалый размер: средняя длина клеток этих бактерий составляет около 1 см, а некоторые вырастают и до 2 см.

Ученые показали, что если подвергать нематод C. elegans стрессу в течение нескольких поколений, то у червей-гермафродитов производства феромонов начинается раньше, из-за чего они раньше начинают спариваться с самцами. Более того, эти эффекты оказались наследуемыми в течение по крайней мере трех поколений червей, уже более не подвергавшихся воздействию стрессирующего фактора.

Показано, что мутагенез может быть не менее значимым в определении конечного генофонда эволюционирующей популяции, чем фактор отбора. Ученые лишили бактерий Pseudomonas fluorescens жгутиков, а затем пронаблюдали, как в ходе адаптивной эволюции они снова научились их отращивать. При этом мутации, позволившие бактериям заново получить рабочий жгутик, для разных штаммов были разными.

Впервые создана система, в которой искусственный «геном», представляющий собой кольцевую ДНК, способен самореплицироваться. В нем всего два гена: ген репликазы и ген рекомбиназы. Система дополняется комплектом готовых белков и небелковых ингредиентов, а все реакции протекают в капельках водно-масляной эмульсии. В ходе эксперимента наблюдалась адаптивная эволюция этого «генома».

Выяснилось, что азиатские слоны слабее защищены от рака и некоторых инфекций, чем их африканские собратья — саванный и лесной слоны. Чтобы это показать, ученые отсеквенировали и описали геномы этих видов и сравнили их с геномами некоторых вымерших слонов и других групп млекопитающих. Основное отличие — все представители хоботных имеют много функциональных ретрокопий гена TP53.

Поразительно, но до сих пор не было известно, какие мутации стоят за утратой хвоста далеким общим предком человекообразных обезьян. Теперь, кажется, ответ найден: причина во встраивании новой копии мобильного элемента Alu в один из интронов гена TBXT. Эффект этой вставки (потеря хвоста в эмбриональном развитии) был доказан в экспериментах на мышах.

Нобелевская премия по физиологии и медицине в этом году была вручена Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну «за открытие рецепторов, обеспечивающих восприятие температурных и механических стимулов». Терморецепторы были открыты в 1997 году группой Джулиуса. Позже ими стал заниматься и Патапутян. Его же группа открыла важнейшие механорецепторы в 2010–2017 годах.

Американские микробиологи выяснили, что фермент полимераза тета, играющий важную роль в репарации ДНК, может строить ДНК на матрице РНК — то есть проводить обратную транскрипцию. Ранее эта способность была известна только у вирусных полимераз. По скорости синтеза ДНК на матрице РНК и по частоте возникающих ошибок полимераза тета оказалась сопоставима с обратной транскриптазой ВИЧ.

Развитие потовых желез в коже млекопитающих зависит от работы гена EN1. Ученые обнаружили один из энхансеров гена EN1, последовательность которого у людей сильно отличается от других млекопитающих. Эксперименты на клеточных культурах и на модельных животных помогли убедиться, что именно изменения в этом энхансере привели к повышению экспрессии гена EN1 в коже человека.

Китообразные — уникальная группа млекопитающих, выделяющаяся, среди прочего, большим мозгом. Но какие для этого были эволюционные предпосылки? Есть версия, что крупный мозг нужен китам для поддержания температурного гомеостаза. В ее пользу добавился еще один аргумент: в их мозге найдено большое число белков-разобщителей, которые превращают энергию биохимических процессов в тепло.

Конечности четвероногих появились в ходе постепенного усложнения плавников рыб. Однако детали этого эволюционного процесса не ясны. Но кое-что постепенно проясняется: найдены две точечные мутации, приводящие к появлению дополнительных костей в грудных плавниках у Danio rerio. Значит, в программе развития плавников есть скрытый потенциал к усложнению, вероятно, реализовавшийся у древних рыб.

В этом году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена американцам Харви Олтеру и Чарльзу Райсу, а также британцу Майклу Хаутону «за открытие возбудителя гепатита C». Комитет особо отметил, что исследования лауреатов, до сих пор продолжающих работу с вирусом гепатита C, принесли неоценимую пользу современному человечеству, позволив разработать эффективные меры по диагностике, предотвращению и лечению этой инфекции.

Давно известно, что значительную часть геномов эукариот составляют последовательности, которые не кодируют ничего полезного для клетки. Примером служат транспозоны — своего рода «эгоистичные элементы», которые, как считалось, паразитируют на аппарате транскрипции и репликации клеток, размножаясь, но не выполняя каких-либо функций. Но благодаря последним исследованиям стало ясно, что эти элементы — важные участники адаптивной реакции клеток на стресс.

Среди механизмов, обеспечивающих возможность симпатрического разделения видов, ведущая роль отводится «волшебным признакам», которые адаптируют особей к разным экологическим нишам и препятствуют перемешиванию генов, обеспечивающих эти адаптации. На примере трехиглых колюшек показано, что адаптация к разной пище заметно меняет форму тела, которая может быть тем самым «волшебным признаком», способствующим началу видообразования.

В одном из озер Миннесоты ученые нашли яйца дафний, которые были отложены более 600 лет назад. Из них, как оказалось, можно вывести вполне жизнеспособных рачков. Это позволило сравнить «пришельцев» из прошлого и современных рачков, которые честно эволюционировали всё это время — в том числе и при выросшей в последние 100 лет концентрации фосфора. Экспрессия около тысячи генов у современных дафний изменилась, обеспечивая адаптацию к новым условиям среды.

Две недавние экспериментальные работы американских исследователей позволили уточнить представления о вероятных условиях, в которых стал возможным бесферментный синтез полипептидных цепочек на ранней Земле, а также о предполагаемых факторах, определивших, какой именно комплект аминокислот вошел в состав белков, из которых построены все живые организмы.

В этом году Нобелевскую премию в области физиологии и медицины получили американцы Уильям Кэлин и Грегг Семенза, а также британец Питер Рэтклифф. Согласно официальной формулировке, лауреаты отмечены «за открытие механизмов, посредством которых клетки воспринимают доступность кислорода и адаптируются к ней».

Несколько близких видов североамериканских овсянок относительно недавно заселили новые для себя биотопы — соленые болота приливно-отливных зон. Это дает ученым богатый материал для исследования генетических основ адаптации птиц к новой агрессивной среде. Сравнительный анализ геномов подвидов четырех видов овсянок показал, что несмотря на филогенетическое родство, в основном положительный отбор действовал у них на разные гены.

В эволюционном эксперименте ученые из Нидерландов «научили» дрожжи вида Saccharomyces eubayanus сбраживать углевод мальтотриозу, которую изначально они не могли усваивать. Эта способность возникла за счет появления нового гена, сформировавшегося посредством рекомбинации между тремя генами семейства MALT, кодирующими транспортеры другого углевода — мальтозы.