Эксперимент длиною в 30 лет: как учёные наблюдали за эволюцией бактерии
Пожалуй, этот научный эксперимент можно по праву назвать самым продолжительным в области наблюдений за эволюцией живого организма. Начал его в 1988 году американский эволюционный биолог Ричард Ленски. Вместе со своими коллегами из Университета Мичигана, Ричард начал наблюдать за изменениями в 12 культурах бактерии кишечной палочки (Escherichia coli). В следующем году этому долгоиграющему эксперименту исполнится 30 лет, но Ричард Ленски не собирается останавливаться на достигнутом.
Целью данного эксперимента был поиск ответов на крайне важные для эволюционной биологии вопросы. Например, каким образом меняется во времени скорость эволюционных изменений? Какова повторяемость эволюционных изменений для различных популяций, существующих в одинаковой среде? Каково соотношение эволюции на генотипическом и фенотипическом уровнях? И так далее. Выбор пал именно на кишечную палочку лишь потому, что этот организм характерен быстрой сменой поколений, а также может похвастать крайне небольшим размером генома, что упрощает его исследование.
Спустя 30 лет исследуемые кишечные палочки сменили 67 000 поколений. Чтобы вам было понятнее, в эквиваленте человеческой эволюции это чуть более 1 миллиона лет. Учёных немало удивил тот факт, что бактерии продолжают постоянно эволюционировать, невзирая на статическую и неизменную простоту среды, в которой находятся. Согласно гипотезе исследователей, постоянная эволюция кишечной палочки постепенно влияет на изменения её окружающей среды. Таким образом, получается некая замкнутая экосистема, где эволюция организмов меняет и их окружение.
«Наше исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает читателям подробное представление о молекулярных деталях адаптации на протяжении продолжительной эволюционной временной шкалы. Мы верим в то, что результаты нашего эксперимента позволят улучшению понимания процесса эволюции. Самое удивительное наше открытие заключается в том, что хотя популяции E.coli в нашем эксперименте в течение длительного времени развивались в очень простой среде, они по-прежнему способны адаптироваться к окружающей среде», — поделился с журналистами соавтор исследования доктор Майк МакДональд.
Все 12 культур кишечной палочки значительно улучшили свою конкурентную пригодность за прошедшие 30 лет эволюции. Они стали расти быстрее, имеют более крупные клетки, нежели их предки, но при этом каждая культура разработала свой собственный уникальный путь к лучшей физической форме. Для каждой культуры эволюция шла своим чередом. Одним из наиболее выдающихся эволюционных достижений одной из культур стала её новая способность поедать цитрат в дополнение к глюкозе. Такого ранее в бактериях кишечной палочки не наблюдалось.
Учёные не собираются прекращать свой эксперимент, несмотря на то что он требует от них всё больше усилий, времени и средств. Они прекрасно представляют, насколько важным этот проект является для науки, поэтому планируют наблюдать за кишечной палочкой на протяжении последующих десятилетий. Чем эта бактерия ещё сможет удивить исследователей – покажет время. Ознакомиться с результатами исследования можно в журнале Nature.