Найтриваліший експеримент у своєму роді: простежили 80 000 поколінь еволюції (відео)

Вивчення еволюції може бути досить складним не лише через складність відповідних процесів, а й через величезні часові масштаби. Значні зміни у формі можуть відбуватися протягом тисяч, а то й мільйонів років. З огляду на все це, можна припустити, що еволюцію неможливо вивчити в лабораторії, але вчені довели, що це не зовсім так, пише IFLScience.

24 лютого 1988 року Річард Ленскі розпочав "Довгостроковий експеримент з еволюції" (LTTE), заселивши 12 колб колоніями одного й того самого штаму непатогенних бактерій Escherichia coli. Щодня, починаючи з першого експерименту, за винятком короткої перерви під час пандемії коронавірусу, 1% останніх нащадків вихідного штаму беруть із попереднього розчину та переносять у новий розведений цукровий розчин, де їм дають рости.

За словами Ленскі, бактерії легко розмножуються у 100 разів за кілька годин. Однак, щойно вони це роблять, глюкоза вичерпується, і потім клітини залишаються в такому стані до наступного дня, коли 1 % кожної популяції переносять у свіже середовище.

Відомо, що бактерії розмножуються бінарним поділом: одна клітина росте і, подвоївши свій розмір, ділиться, утворюючи дві дочірні клітини; потім дві дочірні клітини реплікуються, утворюючи чотири клітини; і так по колу. За словами авторів дослідження, 100-кратне зростання відповідає приблизно 6 і 2/3 подвоєнь, або поколінь, щодня.

Використовуючи цей підхід, команда спробувала дослідити питання, на які вчені, ймовірно, не змогли б відповісти, просто спостерігаючи за природою. Вчені хотіли з’ясувати, чи завжди адаптація шляхом природного відбору відбувається повільно й поступово, чи існують періоди повільних або швидких змін, і чи покращується пристосованість організмів нескінченно, чи існує певний пік їхньої пристосованості, за межі якого вони не можуть вийти.

Зазначимо, що експеримент є довгостроковим — вчені публікують результати у міру порівняння популяцій між собою, а також із замороженою та відродженою колонією предків. Загалом за результатами цього експерименту було опубліковано понад сотню статей, але головні висновки полягають у тому, що навіть у стаціонарному середовищі пристосованість, ймовірно, зростає нескінченно, хоча темп цього процесу з часом сповільнюється.

За словами Ленскі, якщо розглянути динаміку пристосованості однієї популяції за перші 2000 поколінь, ми побачимо, що пристосованість зросла приблизно на 30 %. Це зростання, судячи з усього, складається з трьох окремих етапів, кожен з яких становить приблизно 10 %. Цікаво, що ця закономірність точно відповідає динаміці, якої можна було б очікувати у великій, спочатку однорідній безстатевій популяції.

Команда також виявила цікаві відмінності у швидкості спонтанних мутацій між різними лініями колоній E. coli. Результати показали, що шість із 12 популяцій LTEE еволюціонували до так званих "гіпермутаторів" до 50 000 поколінь. Безпосередніми причинами цих змін є мутації в генах, продукти яких беруть участь у репарації ДНК або деградації молекул, що спричиняють пошкодження ДНК

До речі, це зовсім не найтриваліший еволюційний експеримент за тривалістю, він, ймовірно, найтриваліший за кількістю поколінь. У 2024 році експеримент перевищив 80 000 поколінь, при цьому штами досягли рекордно високого рівня пристосованості.

Інші новини науки

• Відкриття фізиків: вода є прихованою сумішшю двох різних рідин, яких саме
• Земля дивовижно симетрично відбиває світло: як це можливо, якщо півкулі різні