Одно из правил теории эволюции гласит: в каждой экологической нише выживает лишь самый приспособленный вид. А вот свежие исследования показывают, что бактерии способны проявлять исключительное генетическое и видовое разнообразие, сохраняющееся через поколения. Причина «эволюционной демократии» — в повышенном уровне мутаций в живом сообществе. Исследователи из Университета Эксетера, Университета Бата (оба — Великобритания) и Университета в Сан-Диего (США), изучающие разнообразие видов бактерий, пришли к неожиданному выводу, который осторожно формулируется как «выживает не обязательно самый приспособленный». Традиционное представление, идущее ещё от Дарвина, состоит в том, что каждой экологической нише соответствует наиболее приспособленный к ней вид, который не пускает в эту нишу никакие другие виды. Правило «выживает самый приспособленный» освящено более чем 150 годами развития эволюционной теории. Сложные, многовидовые биосообщества могут быть только в сложных, комплексных экологических условиях.
Изучая причины разнообразия видов бактерий микробиологи из Великобритании и США создали, напротив, очень простые условия и проверили, что произойдёт с бактериями через несколько сотен поколений (примерно через 3 000 лет в пересчёте на «человеческое» время). Ожидалось, что генетический спектр популяции унифицируется, дело сведётся к одному, наиболее приспособленному штамму.
Но всё произошло с точностью до наоборот: к концу эксперимента в колбах с бактериями наблюдалось богатейшее генетическое разнообразие.
Учёные объясняют это следующим образом. Живые организмы — в данном случае бактерии — отличаются по эффективности усвоения питательных веществ. При этом бактерии, которые «едят» с разной эффективностью, также по-разному реагируют на мутационный процесс. Те, что хорошо усваивают пищу, отличаются высокой продуктивностью, но более чувствительны к мутациям и быстро выходят из строя. Неэффективно использующие питательные вещества плохо растут, но более эластичны в отношении мутаций. Это может быть связано с более тонкой и тщательной настройкой первых, в отличие от вторых: тщательно настроенный, высокоспециализированный механизм проще разладить.
В итоге, если среда, в которой живут бактерии, отличается низкой мутагенностью, выживает действительно самый приспособленный. Но если уровень мутаций высок, тогда в системе неопределённое время будет существовать целый набор генетических «портретов». «Наиболее приспособленные» будут всё время отбрасываться назад волнами мутаций, и их «менее приспособленные» родственники получат возможность существовать с ними на равных.
Статья с результатами работы опубликована в журнале Nature.
По словам учёных, наличие в «простых» условиях большого генетического разнообразия может быть причиной устойчивости и высокой патогенности многих болезнетворных бактерий, которые с большим или меньшим успехом игнорируют разнообразные лекарственные средства.
// 