Генети́чна асиміля́ція — процес в еволюційній біології, за якого фенотипові зміни, що спочатку виникали як тимчасова реакція на чинники довкілля (модифікаційна мінливість), згодом закріплюються в генотипі під дією природного добору. У результаті цих процесів організм набуває здатності відтворювати нову ознаку в наступних поколіннях, навіть якщо початковий зовнішній чинник зникає.
Цей феномен уперше описав англійський генетик Конрад Воддінгтон у 1953 році на основі серії експериментів із дрозофілами (Drosophila melanogaster). У цих дослідженнях штучно викликаний екологічний стрес спричиняв пластичні зміни ознак комах, проте за кілька поколінь ті самі ознаки почали проявлятися вже без зовнішнього впливу.
Сучасні дослідження розглядають генетичну асиміляцію як процес, у якому епігенетично індуковані зміни поступово замінюються накопиченням дрібних генетичних мутацій завдяки природному добору, що забезпечує стабільну експресію ознаки.
Зв'язок із модифікаційною мінливістю та фенотиповою пластичністю
В основі генетичної асиміляції лежить фенотипова пластичність — еволюційно зумовлена здатність генотипу реагувати на зміни середовища та змінювати зовнішні ознаки організму без перебудови самої послідовності ДНК. Безпосереднім проявом цієї властивості на рівні окремих особин є модифікаційна мінливість. Відповідь організму в межах його норми реакції може бути як адаптивною (пристосувальною), так і неадаптивною (наприклад, у формі морфозів чи фенокопій). Вона може охоплювати зміни морфології, фізіологічного стану чи поведінки (або їхнє поєднання). У науковій літературі подекуди виникає термінологічна плутанина через те, що фенотип традиційно протиставляють генотипу. Проте фенотипова пластичність безпосередньо базується на змінах експресії генів або специфіці використання кодованих ними білків, адже будь-які анатомічні чи фізіологічні риси завжди є результатом реалізації генетичної інформації під впливом чинників довкілля.
Досліди Воддінгтона
У своїх експериментах Воддінгтон як чинник екологічного стресу використовував пари ефіру, якими він обробляв яйця дрозофіл на ранніх стадіях ембріонального розвитку. Це призводило до появи в популяції невеликої кількості особин із гомеозисним фенотипом біторакс (bithorax), який є фенокопією однойменної генетичної мутації. Сутність цієї модифікації полягає в тому, що третій грудний сегмент, на якому зазвичай розташовані дзижчальця (органи рівноваги під час польоту), розвивається за типом другого сегмента й утворює додаткову пару крил. Надалі дослідник схрещував між собою лише тих особин, які мали ці фенотипові зміни. Через кілька поколінь штучного добору йому вдалось отримати стабільну лінію мух, у яких фенотип біторакс розвивався самостійно, без будь-якої попередньої обробки ефіром. Паралельно Воддінгтон провів аналогічний експеримент, але замість ефіру піддавав яйця дрозофіл тепловому шоку. Морфологічно це виявлялося появою комах із крилами без поперечної жилки (фенокопія мутації crossveinless, механізми якої він досліджував раніше). Систематичний добір і схрещування таких особин призвели до того, що за кілька поколінь ця ознака починала стабільно відтворюватися в нащадків за нормальних температурних умов.
Див. також Модифікаційна мінливість Норма реакції Епігенетика
Джерела Mechanism of evolution by genetic assimilation Equivalence and independence of genetic mutation and epigenetic modulation in phenotypic expression Ken Nishikawa1 · Akira R. Kinjo2 Biophysical Reviews (2018) 10:667–676 https://doi.org/10.1007/s12551-018-0403-x Phenotypic Plasticity M.J. West-Eberhard, in Encyclopedia of Ecology, 2008 Genetic assimilation can occur in the absence of selection for the assimilating phenotype, suggesting a role for the canalization heuristic J. MASEL Department of Biological Sciences, Stanford, CA, USA Waddington C. H. (1940) The genetic control of wing development in Drosophila. Journal of Genetics. Vol. 41, No. 1. P. 75–139.