Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов

ПРИМЕРНО В ТО ЖЕ САМОЕ ВРЕМЯ, когда Рич Ленски только начинал свой путь в науке, где-то на противоположной половине земного шара другой молодой человек начинал учебу в колледже. Как и Ленски, Пола Рейни^[83] влекла биология. В университете Кентербери в Новой Зеландии он сначала изучал лесоводство, а потом ботанику. Но в отличие от Ленски Рейни не пошел в магистратуру по окончании университета. Поработав параллельно с учебой в качестве профессионального джазового музыканта, он отправился в Лондон и начало года провел, путешествуя по Европе, выступая, знакомясь с новыми городами, работая в пабах и пытаясь почувствовать этот мир. Вернувшись в Новую Зеландию, он продолжил зарабатывать на жизнь, играя на саксофоне, но в итоге сдался под давлением родственников своей подруги и стал работать менеджером по продажам в компании по производству молочных продуктов. Он успел проработать три месяца, прежде чем понял, что продажа пакетов с молоком и встреча с управляющими продуктовых магазинов это не та жизнь, о которой он мечтал.

И, как это часто бывает у молодых людей, решил продолжить учебу. Размышляя, какую магистерскую программу выбрать, он обнаружил вакансию для студента, интересующегося исследованиями, связанными с выращиванием грибов в промышленных масштабах.

В рамках этого проекта Рейни узнал о типе колониеобразующих бактерий под названием Pseudomonas fluorescens, который не только участвует в процессе размножения грибов, но также красиво переливается всеми цветами радуги. Он начал работать с этими бактериями, выращивая их в чашках Петри. По мере продвижения работы Рейни заметил то, чего он не ожидал: находившиеся в своих маленьких чашках бактерии, похоже, менялись со временем. Одни теряли свою окраску и становились прозрачными, в то же время утрачивая свою токсичность. Другие же делились на множественные типы.

Заинтригованный этим, он продолжал свои исследования, даже несмотря на то, что имел постоянную работу, связанную с производством грибов. Рейни пробовал выращивать бактерии в новых средах и условиях, наблюдая за тем, как они адаптируются к разному окружению. Тем временем степень магистра сменилась докторской степенью, после чего он уехал в Англию, чтобы продолжить свои исследования грибов в качестве постдока сначала в Кембридже, а потом в Оксфорде.

И именно в Оксфорде все, наконец, сошлось. Pseudomonas fluorescens – это тип бактерии, которая живет в почве и воде. Одной из задач Рейни было собрать и изучить образец штаммов бактерии, взятых с разных растений-хозяев. Один такой штамм был собран с листьев сахарной свеклы, растущей в местных лесах.

Он принес этот образец в лабораторию и поместил его в аналитический стакан, наполненный существенными питательными веществами. Вернувшись в лабораторию после выходных, он обнаружил, что на поверхности бульона бактерии образовали толстую липкую пленку из клеток. Дальнейшие исследования показали, что, оставаясь какое-то время нетронутыми в этом бульоне, бактерии дивергировали в три разных типа, которые заняли разные части стакана. Наблюдалось довольно интересное явление, когда один-единственный родственный тип породил три, явно адаптировавшихся к разным частям среды, – адаптивная радиация в миниатюре.

В эксперименте Рейни Pseudomonas fluorescens дивергировала на три типа с разными формами: гладкий (слева), сморщенный заполнитель (вверху) и ворсистый заполнитель (внизу).

Описание Рейни лабораторной адаптивной радиации стало беспрецедентным событием. Но самое поразительное заключалось в том, что когда Рейни снова и снова повторял эксперимент, помещая свекольную бактерию в бульон и предоставляя ей возможность делать свое дело, каждый раз появлялись те же самые три живущих в разных средах типа. Постоянно.

Когда Рейни в первый раз поместил бактерии в стакан, они были круглыми и глянцевыми и встречались во всем бульоне. Он называл их «гладкими». Однако довольно быстро гладкий тип оказался во внутренней зоне, так как эволюционировали два новых типа. Первый был в виде закругленных клеток с бороздчатыми морщинистыми краями, которыми они сцеплялись друг с другом, образуя ковры на поверхности бульона. Рейни назвал их «сморщенными заполнителями». Другой тип был такой же круглый, как и гладкие, но покрыт плотным слоем волосков, отсюда и его название «ворсистые заполнители». Как и сморщенные, ворсистые тоже сливаются, образуя на поверхности ковер, но они не такие способные, а потому быстро погружаются на дно стаканов, периодически на короткое время вновь колонизируя поверхность, пока вирусы атакуют сморщенных.