Развъждането на 2000 поколения бактерии може би реши основен дебат в биологията

Ваня Милева Последна промяна на 17 юни 2022 в 00:01 6060 0

бактерии Escherichia coli
За да се опитат да разрешат този дългогодишен спор веднъж завинаги, изследователи от Мичиганския щатски университет са тествали адаптивната способност на 72 различни популации от бактерии Escherichia coli в продължение на 2000 поколения (около 300 дни).

От зората на генетиката в началото на 20-ти век биолозите спорят дали еволюцията се движи повече от случайни мутации или от първоначалното разнообразие в генофонда.

Наличието на много генетични опции за избор може да накара естествения подбор да се задвижи много по-бързо в началото, но дали генетичните мутации, които се случват с времето, допринасят повече за оцеляването на видовете в крайна сметка?

За да се опитат да разрешат този дългогодишен спор веднъж завинаги, изследователи от Мичиганския щатски университет са тествали адаптивната способност на 72 различни популации от бактерии Escherichia coli в продължение на 2000 поколения (около 300 дни).

Всяка популация от бактерии е проектирана да има различно количество генетично разнообразие в началото на експеримента.

В единия край на спектъра популацията е отгледана от един клонинг, така че всяка клетка е генетично идентична с всяка друга клетка.

В средата на спектъра популациите са отгледани от една съществуваща популация от бактерии.

В далечния край на спектъра популациите на E. coli са създадени чрез смесване на няколко съществуващи популации, създавайки максимално възможно количество генетично разнообразие.

Всяка популация е хранена с глюкоза в началото на експеримента. За да се тества адаптивността, различни групи от тези бактериални популации са взети и размножени в различна среда на растеж, като им се осигурява аминокиселината D-серин вместо глюкоза за техните енергийни нужди.

Когато се достига 500-то и 2000-то поколение популациите се тестват за способността им да се конкурират за хранителни ресурси срещу обикновен конкурент (който е друг щам на E. coli със средно ниво на адаптация).

Всички проби от E. coli са получени от "Проект за дългосрочна експериментална еволюция" (Long-term Experimental Evolution Project), който стартира през 1988 г. от един от съавторите на наскоро пунликуваната статия, еволюционния биолог Ричард Ленски (Richard E. Lenski).

Когато всяка популация от бактерии е измерена за нивото на нейната приспособеност към средата на D-серин преди да настъпи каквато и да е еволюция, по-генетично разнообразните популации се справят по-добре от клонингите.

В ранните етапи на експеримента (около 50 поколения) богатството от генетично разнообразие в първоначалната популация е важно за адаптацията.

Но до 500-то поколение разнообразието в началото на експеримента „вече няма значение“, тъй като новите мутации са „достатъчно големи“, пишат авторите в своя препринт, достъпен на BioRxiv преди партньорската проверка .

До 500-то и 2000-то поколение няма "разлики в адаптацията" между всички различни популации от бактерии, въпреки различията в приспособеността в началото.

„Всяка полза от съществуващите вариации в безполовите популации често може да бъде краткотрайна, както видяхме в нашия експеримент, защото тази вариация ще бъде прочистена, когато новите полезни мутации се закрепят“, пишат изследователите.

Въпреки че тепърва ще бъде проверен от научната общност и публикуван в рецензирано списание, този резултат може да се сложи край на най-продължителния спор в еволюционната биология, когато става въпрос за бактерии.

Но няма „правилен“ отговор по отношение на относителната важност на устойчивите вариации и новите мутации за адаптация в природата, пишат изследователите.

Учените, работещи върху различни модели, са склонни да „подчертават единия или другия източник на генетични вариации“, добавят те.

Учените, изучаващи животни и растения, са склонни да подчертават разнообразието на генофонда като основен източник на еволюционен капацитет, защото не е практично да се чака стотици години, докато мутациите смесят нещата.

Тези, които изучават бактерии и вируси, са склонни да гледат на мутациите като на основен източник на еволюция.

Но наистина и двете сили – мутацията и съществуващото генетично разнообразие – „могат да допринесат последователно, едновременно и дори синергично за процеса на адаптация чрез естествен подбор“, отбелязват изследователите.

Справка: Experimental Test of the Contributions of Initial Variation and New Mutations to 2 Adaptive Evolution in a Novel Environment
Minako Izutsu and Richard E. Lenski, bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2022.05.31.494207

Източник:

Breeding 2,000 Generations of Bacteria May Have Solved This Major Debate in Biology
FELICITY NELSON, ScienceAlert

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !