Самый длительный эксперимент в своем роде: проследили 80 000 поколений эволюции (видео)

Изучение эволюции может быть довольно сложно не только из-за сложности задействованных процессов, но и из-за огромных временных масштабов. Значительные изменения в виде могут происходить в течение тысяч, а то и миллионов лет. Учитывая все это, можно предположить, что эволюцию невозможно изучить в лаборатории, но ученые доказали, что это не совсем так, пишет IFLScience.

24 февраля 1988 года Ричард Ленски начал "Долгосрочный эксперимент по эволюции" (LTTE), инокулировав 12 колб с колониями одного и того же штамма непатогенных бактерий Escherichia coli. Каждый день, начиная с первого эксперимента, за исключением короткого перерыва в период пандемии коронавируса, 1% последних потомков исходного штамма берут из предыдущего и переносят в новый разбавленный сахарный раствор, где им дают расти.

По словам Ленски, бактерии легко размножаются в 100 раз за несколько часов. Однако, как только они делают это, глюкоза заканчивается, а затем клетки остаются в таком состоянии до следующего дня, когда 1% каждой популяции переносят в свежую среду.

Известно, что бактерии размножаются бинарным делением: одна клетка растет и, после удвоения размера, делится, образуя две дочерние клетки; затем две дочерние клетки реплицируются, образуя четыре клетки; и так по кругу. По словам авторов исследования, 100-кратный рост соответствует примерно 6 и 2/3 удвоений, или поколений, ежедневно.

Используя эту установку, команда попыталась изучить вопросы, на которые, ученые, вероятно, не смогли бы ответить, просто наблюдая за природой. Ученые хотели выяснить, всегда ли адаптация путем естественного отбора происходит медленно и постепенно, или существуют периоды медленных или быстрых изменений, и улучшается ли приспособленность организмов бесконечно, или существует некий пик их приспособленности, за пределами которого они не могут выйти.

Отметим, что эксперимент является долгосрочным — ученые публикуют результаты по мере сравнения популяций друг с другом, а также с замороженной и возрожденной колонией предков. В общей сложности по этому эксперименту было опубликовано более сотни статей, но главные выводы заключаются в том, что даже в постоянной среде приспособленность, вероятно, увеличивается бесконечно, хотя темп этого процесса со временем замедляется.

По словам Ленски, если посмотреть на динамику приспособленности одной популяции за первые 2000 поколений, мы увидим, что приспособленность увеличилась примерно на 30%. Рост, по-видимому, включает три отдельных шага примерно по 10% каждый. Любопытно, что эта закономерность точно соответствует динамике, ожидаемой в большой, изначально однородной бесполой популяции.

Команда также обнаружила интересные различия в скорости спонтанных мутаций между различными линиями колоний E. Coli. Результаты показали, что шесть из 12 популяций LTEE эволюционировали до так называемых "гипермутаторов" к 50 000 поколениям. Непосредственными причинами этих изменений являются мутации в генах, продукты которых участвуют в репарации ДНК или деградации молекул, вызывающих повреждение ДНК

К слову, это вовсе не самый длительный эволюционный эксперимент по времени, он, вероятно, самый длительный по количеству поколений. В 2024 году эксперимент превысил 80 000 поколений, при этом штаммы достигли рекордно высокого уровня приспособленности.

Другие новости науки

• Открытие физиков: вода является скрытой смесью двух разных жидкостей, каких именно
• Земля удивительно симметрично отражает свет: как это возможно, если полушария разные