Давний научный спор о том, что движет эволюцией, близок к разрешению
Биологи несколько десятилетий спорят о том, что в большей степени движет эволюцией: случайные мутации или исходное разнообразие генофонда. Наличие большого количества генетических вариантов может заставить естественный отбор двигаться намного быстрее в начале, но способствуют ли генетические мутации, которые происходят с течением времени, выживанию вида в конечном итоге?
Чтобы попытаться решить этот давний спор раз и навсегда, исследователи из Университета штата Мичиган (США) проверили адаптивные способности 72 различных популяций бактерий кишечной палочки (Escherichia coli) на протяжении 2000 поколений (около 300 дней). Научная работа пока вышла в препринте, о ней рассказывает ScienceAlert.
Каждая популяция бактерий была сконструирована таким образом, чтобы иметь разное количество генетического разнообразия в начале эксперимента. На одном конце спектра была популяция, которая выведена из одного клона, поэтому каждая клетка была генетически идентична другой. Другие сообщества были выращены из одной ранее существовавшей популяции бактерий. Сообщество на дальнем конце спектра было создано путем смешивания нескольких ранее существовавших популяций, что позволило создать максимально возможное генетическое разнообразие.
В начале эксперимента каждую популяцию кормили глюкозой. Затем, чтобы проверить адаптивность, тепличные условия изменили и снабжали кишечную палочку аминокислотой D-серином.
Каждая популяция бактерий была измерена на предмет ее приспособленности к среде D-серина до того, как произошла какая-либо эволюция. Генетически более разнообразные популяции жили лучше, чем клоны. На ранних этапах эксперимента (около 50 поколений) для адаптации было важно богатство генетического разнообразия.
Но к 500-му поколению разнообразие начала эксперимента уже не имело значения, потому что новые мутации были уже достаточно обширными, пишут авторы. К 500-му и 2000-му поколению не было различий в приспособленности среди всех популяций.
Но нет одного правильного ответа об относительной важности разнообразия и новых мутаций для адаптации в природе, пишут авторы. Ученые, изучающие животных и растения, склонны подчеркивать разнообразие генофонда как основной источник эволюционных возможностей, потому что нецелесообразно ждать сотни лет, пока мутации все изменят. Те же, кто изучает бактерии и вирусы, склонны рассматривать мутации как основной источник эволюции.
На самом деле обе силы — мутация и существующее генетическое разнообразие — «могут последовательно, одновременно и даже синергетически способствовать процессу адаптации путем естественного отбора», говорят исследователи.
