Новости и мнения

Постоянная эволюция

Бактерии, растущие в неизменной среде, продолжают адаптироваться бесконечно.

In a 2013 Science paper, researchers running the Long-Term Evolution Experiment (LTEE)—a project that has been monitoring 12 flasks of Escherichia coli for almost three decades—predicted that the bacteria would continue to adapt to their never-changing environment forever. В научной статье 2013 года исследователи, проводившие эксперимент по долгосрочному развитию (LTEE) – проект, который отслеживал 12 колб Escherichia coli в течение почти трех десятилетий – предсказали, что бактерии будут продолжать адаптироваться к их никогда не меняющаяся среда навсегда. Теперь, спустя два года и 10 000 поколений бактерий, ясно, что их предсказание сбывается. Последний отчет команды, опубликованный сегодня в « Записках Королевского общества B» (16 декабря), показывает, что состояние бактериальных популяций действительно продолжает улучшаться.

«Мы, конечно, ожидаем, что в реальном мире, где среды более неоднородны, где популяции сосуществуют с другими популяциями, эта эволюция будет продолжаться», – сказал эколог и биолог-эволюционист Джон Томпсон из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, который не принимал участия в исследовании. «Но это [статья] говорит о том, что даже в отсутствие каких-либо внешних сил. , , Эволюция, тем не менее, будет неустанной ».

В 1988 году биолог-эволюционист Ричард Ленски из Мичиганского государственного университета основал LTEE. Его команда разделила одну стартовую культуру кишечной палочки на 12 отдельных колб, и в течение последних 27 лет эти 12 культур хранили в одинаковых условиях, разбавляя их в 100 раз, чтобы обеспечить рост, в той же культуральной среде. каждый день.

Цель состояла в том, чтобы исследовать «предсказуемость и повторяемость эволюционного процесса», сказал соавтор исследования Майкл Визер , также из Мичиганского государственного университета. Проще говоря, «идея состояла в том, чтобы посмотреть и увидеть, достигают ли разные группы населения одинаковых результатов и делают ли они это одновременно», – сказал он.

Шли годы, команда собирала и замораживала образец за образцом, выполняя различные анализы каждого из них. Как только бактерии достигли 50000 поколений, исследователи сравнили пригодность нынешних культур с предшественниками микробов и их общим предком. Исследователи обнаружили, что фитнес улучшается.

Первоначально можно было ожидать быстрой адаптации, объяснил Томпсон, но в такой простой системе вполне возможно, что улучшения в физическом состоянии в конечном итоге окажутся плато (гиперболическая кривая, в математических терминах). «Всего через 20 000 поколений у каждой из этих 12 групп будет несколько сотен миллионов точечных мутаций», – объяснил Томпсон, – «вы бы так подумали. , , большинство комбинаций генов будут проверены естественным отбором [и] шансы получить новую полезную мутацию будут крайне малы ».

Однако на основании этих данных Вайзер и его коллеги обнаружили, что кривая степенного закона, в которой наблюдается постоянное замедление процесса улучшения, но нет верхнего предела, «была лучше в объяснении данных и в прогнозировании будущих данных», – сказал Вайзер.

Эти последние результаты добавляют еще больший вес к этой степенной гипотезе. Визер и его коллеги сравнили пригодность девяти из 12 бактериальных популяций, отобранных на 40000; 50000; и 60 000 поколений, обнаружив, что в течение этих 20 000 поколений приспособленность каждой популяции улучшилась. То есть бактерии 60000-го поколения могут конкурировать с эталонными бактериальными штаммами лучше, чем бактерии 40-го поколения. Фактически, наблюдаемое увеличение пригодности было больше, чем предсказывала даже степенная модель.

Новое исследование также показало, что, хотя все эти популяции кишечной палочки становятся все более пригодными, они делают это с различной скоростью. Этот вывод отражает отклонения населения друг от друга, пояснил Вайзер.

LTEE является «довольно абстрактной концепцией, потому что в реальном мире среда постоянно меняется», – сказала биолог-эволюционист Луиза Джонсон из Университета Рединга, Великобритания. Однако подобные результаты «означают, что продолжать стоит», сказала она. , «Если бы это был случай, когда [адаптация] остановилась, то вы могли бы сказать:« Хорошо, через 15 лет это не будет стоить делать больше ». Но эта [статья], кажется, предполагает, что, как бы долго вы ни шли, у вас будут новые сюрпризы и новые способы использования точно такой же среды ».

Р. Э. Ленски и др., « Устойчивый прирост приспособленности и изменчивость траекторий приспособленности в долгосрочном эволюционном эксперименте с Escherichia coli », Труды Королевского общества B , doi: 10.1098 / rspb.2015.2292, 2015.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *