Ученые заявили, что решили главный спор в биологии
На заре генетики в начале 20-го века биологи спорили о том, чем больше движут эволюция: случайными мутациями или исходным разнообразием генофонда.
Наличие большого количества генетических вариантов на выбор 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 проверили адаптивные способности 72 различных популяций бактерий Escherichia coli на протяжении 2 000 поколений (около 300 дней).
Об этом пишут авторы в своем препринте, который доступен на BioRxiv перед рецензированием.
Каждая популяция бактерий была сконструирована таким образом, чтобы иметь разное количество генетического разнообразия в начале эксперимента. На одном конце спектра популяция была выведена из одного клона, поэтому каждая клетка была генетически идентична любой другой клетке. В середине спектра популяции были выращены из одной ранее существовавшей популяции бактерий. На дальнем конце спектра популяции E. coli были созданы путем смешивания нескольких ранее существовавших популяций, что позволило создать максимально возможное генетическое разнообразие.
В начале эксперимента каждую популяцию кормили глюкозой. Чтобы проверить адаптивность, были взяты различные наборы популяций этих бактерий и размножены в другой среде роста, снабжая их аминокислотой D-серином вместо глюкозы для удовлетворения их энергетических потребностей.
В точках 0, 500 и 2000 поколений популяции проверяли на их способность конкурировать за пищевые ресурсы с общим конкурентом (который был другим штаммом E. coli со средним уровнем приспособленности).
Все образцы кишечной палочки были получены в рамках проекта «Долгосрочная экспериментальная эволюция», который был начат в 1988 году одним из соавторов недавней работы, биологом-эволюционистом Ричардом Ленски.
Когда каждая популяция бактерий была измерена на предмет ее приспособленности к среде D-серина до того, как произошла какая-либо эволюция, более генетически разнообразные популяции жили лучше, чем клоны.
На ранних этапах эксперимента (около 50 поколений) для адаптации было важно богатство генетического разнообразия исходной популяции. Но к 500-му поколению разнообразие в начале эксперимента «уже не имело значения», потому что новые мутации были «достаточно большими». К 500-му и 2000-му поколению не было «никаких различий в приспособленности» среди всех различных популяций бактерий, несмотря на различия в приспособленности в начале.
Хотя это еще предстоит проверить другим членам научного сообщества и опубликовать в рецензируемом журнале, этот результат может положить конец самому продолжительному спору в эволюционной биологии, когда речь идет о бактериях.
Наличие большого количества генетических вариантов на выбор может заставить естественный отбор двигаться намного быстрее в начале, но способствуют ли генетические мутации, которые происходят с течением времени, выживанию вида в конечном итоге?
Читайте также: Захоронения проливают свет на «темные века». Подробнее: Ученые обнаружили крупнейшее англосаксонское кладбище
Чтобы попытаться решить этот давний спор раз и навсегда, исследователи из Университета штата Мичиган проверили адаптивные способности 72 различных популяций бактерий Escherichia coli на протяжении 2 000 поколений (около 300 дней).
Об этом пишут авторы в своем препринте, который доступен на BioRxiv перед рецензированием.
Каждая популяция бактерий была сконструирована таким образом, чтобы иметь разное количество генетического разнообразия в начале эксперимента. На одном конце спектра популяция была выведена из одного клона, поэтому каждая клетка была генетически идентична любой другой клетке. В середине спектра популяции были выращены из одной ранее существовавшей популяции бактерий. На дальнем конце спектра популяции E. coli были созданы путем смешивания нескольких ранее существовавших популяций, что позволило создать максимально возможное генетическое разнообразие.
В начале эксперимента каждую популяцию кормили глюкозой. Чтобы проверить адаптивность, были взяты различные наборы популяций этих бактерий и размножены в другой среде роста, снабжая их аминокислотой D-серином вместо глюкозы для удовлетворения их энергетических потребностей.
В точках 0, 500 и 2000 поколений популяции проверяли на их способность конкурировать за пищевые ресурсы с общим конкурентом (который был другим штаммом E. coli со средним уровнем приспособленности).
Все образцы кишечной палочки были получены в рамках проекта «Долгосрочная экспериментальная эволюция», который был начат в 1988 году одним из соавторов недавней работы, биологом-эволюционистом Ричардом Ленски.
Когда каждая популяция бактерий была измерена на предмет ее приспособленности к среде D-серина до того, как произошла какая-либо эволюция, более генетически разнообразные популяции жили лучше, чем клоны.
На ранних этапах эксперимента (около 50 поколений) для адаптации было важно богатство генетического разнообразия исходной популяции. Но к 500-му поколению разнообразие в начале эксперимента «уже не имело значения», потому что новые мутации были «достаточно большими». К 500-му и 2000-му поколению не было «никаких различий в приспособленности» среди всех различных популяций бактерий, несмотря на различия в приспособленности в начале.
«Любая польза от ранее существовавших вариаций в бесполых популяциях часто может быть недолговечной, как мы видели в нашем эксперименте, потому что эта вариация будет очищена, когда новые полезные мутации закрепятся», — пишут исследователи.
Хотя это еще предстоит проверить другим членам научного сообщества и опубликовать в рецензируемом журнале, этот результат может положить конец самому продолжительному спору в эволюционной биологии, когда речь идет о бактериях.
Комментарии 0