Люлката на сътворението: еволюцията в лабораторна екосистема
Най-продължителният лабораторен опит, обвързван с еволюцията, ни сподели още един аспект на естествения свят – забележителна смяна в едно създание може да трансформира цялата среда и да промени еволюционната траектория на създанията, населяващи тази среда, написа NewScientist.
Дългосрочният план за пробна еволюция (Long-term Experimental Evolution Project) стартира през 1988 година. Ричард Ленски от щатския университет на Мичиган взема един вариант на ешерихия коли ( E. Coli ) и го разпределя в 12 популации.
Оттогава насам всеки ден се взема по една проба от всяка популация и се слага в нова, свежа среда, която съдържа най-много глюкоза като хранително вещество. Откакто е почнал опитът, бактериите са минали през над 60 000 генерации.
Експериментът на Ленски ни разрешава да следим еволюцията в невиждани до момента елементи. Проби се замразяват на всеки 75 дни и по тази причина учените могат да се връщат обратно и да разпознават съответните генетични разновидности, предизвикали измененията, които се следят.
Най-голямата еволюционна стъпка се е случила след към 31 500 генерации. Една от дванадесетте популации развила умеенето да се храни с цитрат – един от другите химикали, поставяни в средата им.
Е. коли нормално не се хранят с цитрат, тъй като веществото не участва в клетките на бактериите. Но настъпила разновидност, даваща им опция да създават протеина CitT, който разрешава на цитрата да минава през клетъчната мембрана и да навлиза в клетката. Генът за този протеин към този момент съществувал, само че нормално бил изключен при наличието на О2.
Това е нещо като въртяща се врата. Позволява се на едни молекули да влизат, само че други би трябвало да изоставен. За да може цитратът да се внедри в клетките, от тях трябвало да излязат три други типа молекули – сукцинат, фумарат и малат. В създалата се обстановка те били по-маловажни от цитрата.
Веднъж щом бактериите развили умеенето да се хранят с цитрат, популацията набъбнала доста, тъй като захранващата среда можела да поддържа повече кафези. Скоро бактериите, които се хранели с цитрат, станали преобладаващи и надживели всички останали популации с изключение на една.
Тя пък се научила да се възползва от променените условия – новата среда изобилствала с трите типа изхвърлени молекули от цитратконсумиращите бактерии. Бактериите от оцеляващата популация развили транспортен протеин DctA, който импортира сукцинат в клетките им с доста малко изразходена сила. Но нещата не свършват дотук. Цитрат-консумиращите също почнали да създават DctA, с цел да могат да възвърнат изхвърлените сукцинат, фумарат и малат.
„ Откритията ни демонстрират по какъв начин еволюцията може да трансформира изискванията на средата и по този метод да трансформира структурата на екосистемата и еволюционните траектории на организмите в тази екосистема “, написа в проучването.
Учените съпоставят този опит с еволюцията на фотосинтезиращата бактерия преди към 2.4 милиарда години – когато кислородът, екскретиран за първи път от тези бактерии, трансформирал Земята и трансформирал пътя на еволюцията, също както появяването на бактерии, хранещи се с цитрат, трансформирала средата и еволюционната посока на другите бактерии.
Всъщност биологията ни споделя тъкмо това, само че с помощта на опита можем да следим процеса онлайн.
Откритията са още едно доказателство, че еволюцията „ не мисли “ – в проучването се загатва, че би било по-лесно да се изхаби малко сила, с цел да се внедри непосредствено цитрата, в сравнение с да се разменя със сукцината и другите молекули и по-късно още веднъж да се хаби сила за нов протеин, който да върне изхвърлените молекули назад, преди други организми да са се научили да ги употребяват за себе си.
