Эволюция. От Дарвина до современных теорий

Стремительный или постоянный – кто победит в эволюционной борьбе за выживание?

Одна чашка Петри. Два бактериальных штамма конкурируют за превосходство. Так что же победит после развития 500–1500 поколений?

Наблюдая за «боями на смерть» между клонами Escherichia coli, исследователи заметили, что абсолютными победителями редко бывали первопроходцы, обязанные своим успехом специфическим генным мутациям. В большинстве случаев пальма лидерства доставалась простым «работягам». Главным образом потому, что, в отличие от самых ранних претендентов на победу, они по-прежнему могли приобретать небольшие, но ценные мутации, которые в конечном счете оказывались жизненно важными для выживания и доминирования.

Эти менее значимые мутации дают существенное преимущество в дальнейшем, поскольку позволяют использовать сильные стороны всего генома. «Бурные» мутации, обеспечивающие ранний успех, не так хорошо согласуются со всем геномом, как менее стремительные.

Эволюционные соревнования проводились командой исследователей во главе с Ричардом Ленски и Джеффри Барриком из Техасского университета в Остине. Они отобрали четыре отдельные пары клонов и сравнили каждую пару друг с другом. Штаммы-лидеры, которые почти сразу начали завоевывать чашку Петри, развили полезные мутации, направленные на улучшение эффективности topA – особого гена, транскрибирующего многие другие гены. Они также развили мутации в RBS – гене, улучшающем производство ДНК и РНК.

Но затем, как в басне о черепахе и зайце, эти мутации стали их слабостью, приведя их в состояние эволюционного «сна»: их не отступающие соперники продолжали развивать в себе не столь явные, но жизненно необходимые мутации, наделившие их преимуществом.

Это исследование помогает ответить на вопросы о том, как происходит отбор: на фоне значимых и стремительных мутаций в отдельных генах или же путем постоянного развития целых геномов. Обнаружение эволюционного превосходства всего генома над влиянием отдельных генов в бактериях оказало колоссальное значение для генетических исследований человека. Оно может объяснить, почему очень часто исследователям генов не удается обнаружить отдельные гены, связанные с часто наследуемыми признаками.

8 Эволюционные вопросы