За допомогою порівняння генома жирафів з геномами інших звірів вдалося почасти зрозуміти, які генетичні зміни зробили жирафів такими, якими ми їх знаємо.
При згадуванні ламарківської теорії еволюції багато хто згадує довгу шию жирафів. Як відомо, видатний французький природознавець Жан-Батіст Ламарк вважав, що живі організми цілеспрямовано змінюються під дією обставин, і один з прикладів цього, на думку Ламарка - якраз жирафи: вони поколіннями витягали шиї, щоб об'їдати крони дерев, і така витягнута від старанності шия, а так само і подовжені передні ноги передалися нащадкам.
Тепер ми знаємо, що справа не у вправах, а в природному відборі: з безлічі жирафів з більш-менш довгими шиями в кожному поколінні найбільш вдалими виявлялися ті, чия шия була довшою - вони харчувалися краще, дотягуючись до більш рясного листя, і тому були здоровішими і могли наплодити більше потомства з такими ж довгими шиями. А ось розкид варіантів, з яких відбувався відбір, виникав завдяки мутаціям, змінам в ДНК, через які шия у одних особин була довгою, у інших - дуже довгою, у третіх - дуже-дуже довгою і т. д. Згодом ті зміни в ДНК, які забезпечували шию потрібної довжини, закріпилися в генах, і з тих пір жирафи так з ними і живуть. Виникає питання - а що саме це за мутації?
Двометрова шия - не єдина особливість жирафів. Щоб качати кров по шийних судинах, їм потрібно посилити серцево-судинну систему: якщо порівнювати, наприклад, з людьми, то у сучасних жирафів кров'яний тиск в 2,5 рази вище. Щоб ходити і бігати, не втрачаючи рівноваги (а вони можуть розвивати швидкість до 60 км/год), їм довелося сильно змінити свою конституцію: зад у жирафів скошений, тулуб вкорочено, а ноги сильно подовжені. Очевидно, що однієї-двох мутацій тут було б недостатньо.
Дуглас Кавенер (Douglas R. Cavener) і його колеги з Університету штату Пенсільванія і ряду інших наукових центрів спробували з'ясувати, чим жирафи на генетичному рівні відрізняються від інших ссавців. Для порівняння взяли геном окапі - найближчого жирафьего еволюційного родича, який, тим не менш, на довгошеїх родичів зовсім не схожий, а схожий скоріше на зебру; крім того, окремі гени жирафів і окапі порівнювали з такими ж генами декількох десятків інших тварин, від миші до корови.
У статті в Nature Communications автори пишуть, що шляхи жирафів і окапі розійшлися не 16 млн років тому, як вважалося раніше, а 11,5 млн років тому, і на сьогоднішній день близько 70 генів у жирафів придбали специфічні модифікації, яких немає більше ні у яких звірів (варто підкреслити, що мова йде саме про кількість генів, а не про кількість мутацій). Велика частина цих генів кодують білки, які регулюють процеси індивідуального розвитку - в першу чергу ті, які мають відношення до скелета і серцево-судинної системи; причому деякі гени впливають одночасно і на те, і на інше.
Те, що відбувалося з жирафами, відповідає звичайній картині еволюції, коли не дуже велика кількість змін в генах-регуляторах, що впливають на безліч генів-виконавців, призводить до зміни плану будови всього організму. Ті ж самі гени є і у інших ссавців, включаючи людину, просто у жирафів вони налаштовані інакше.
Загалом дослідники знайшли те, що очікували знайти: довга шия і потужне серце, очевидно, повинні були супроводжуватися відповідними генетичними змінами; питання було лише в тому, де саме ці зміни траплялися. Однак, строго кажучи, такий порівняльний геномний аналіз поки ще не дозволяє з повною впевненістю заявити, що, наприклад, та чи інша мутація в якомусь скелетному гені стала причиною подовження шиї.
Зараз автори роботи планують експерименти з введення деяких жирафових мутацій в геном миші - якщо в результаті вийдуть довгі гризуни, то про відповідні зміни в ДНК вже точно можна буде сказати, що саме вони допомогли жирафам стати такими, якими ми їх бачимо зараз.