Люлката на сътворението: еволюцията в лабораторна екосистема

Бъди най-интересния човек, когото познаваш

Еволюцията се случва в такива колби. © Michigan State University
Димитър Димитров

Най-продължителният лабораторен експеримент, свързан с еволюцията, ни показа още един аспект на естествения свят – значителна промяна в едно същество може да трансформира цялата среда и да промени еволюционната траектория на създанията, населяващи тази среда, пише NewScientist.

Дългосрочният проект за експериментална еволюция (Long-term Experimental Evolution Project) започва през 1988 година. Ричард Ленски от щатския университет на Мичиган взема един щам 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 поставя в нова, свежа среда, която съдържа най-вече глюкоза като хранително вещество. Откакто е започнал експериментът, бактериите са преминали през над 60 000 поколения.

Експериментът на Ленски ни позволява да наблюдаваме еволюцията в невиждани досега детайли. Проби се замразяват на всеки 75 дни и затова учените могат да се връщат назад и да идентифицират конкретните генетични мутации, причинили промените, които се наблюдават.

Най-голямата еволюционна стъпка се е случила след около 31 500 поколения. Една от дванадесетте популации развила умението да се храни с цитрат – един от другите химикали, поставяни в средата им.

Е. коли обикновено не се хранят с цитрат, защото веществото не присъства в клетките на бактериите. Но настъпила мутация, даваща им възможност да произвеждат протеина CitT, който позволява на цитрата да преминава през клетъчната мембрана и да навлиза в клетката. Генът за този протеин вече съществувал, но обикновено бил изключен при присъствието на кислород.

Това е нещо като въртяща се врата. Позволява се на едни молекули да влизат, но други трябва да напуснат. За да може цитратът да се внедри в клетките, от тях трябвало да излязат три други вида молекули – сукцинат, фумарат и малат. В създалата се ситуация те били по-маловажни от цитрата.

Веднъж щом бактериите развили умението да се хранят с цитрат, популацията набъбнала значително, защото захранващата среда можела да поддържа повече клетки. Скоро бактериите, които се хранели с цитрат, станали доминиращи и надживели всички останали популации освен една. 

Тя пък се научила да се възползва от променените условия – новата среда изобилствала с трите вида изхвърлени молекули от цитратконсумиращите бактерии. Бактериите от оцеляващата популация развили транспортен протеин DctA, който импортира сукцинат в клетките им с много малко изразходена енергия. Но нещата не свършват дотук. Цитрат-консумиращите също започнали да произвеждат DctA, за да могат да възвърнат изхвърлените сукцинат, фумарат и малат.

„Откритията ни показват как еволюцията може да променя условията на средата и по този начин да променя структурата на екосистемата и еволюционните траектории на организмите  в тази екосистема“, пише в изследването.

Учените сравняват този експеримент с еволюцията на фотосинтезиращата бактерия преди около 2.4 милиарда години – когато кислородът, екскретиран за първи път от тези бактерии, трансформирал Земята и променил пътя на еволюцията, също както появата на бактерии, хранещи се с цитрат, променила средата и еволюционната посока на другите бактерии.

Всъщност биологията ни казва точно това, но благодарение на експеримента можем да наблюдаваме процеса на живо.

Откритията са още едно доказателство, че еволюцията „не мисли“ – в изследването се споменава, че би било по-лесно да се изхаби малко енергия, за да се внедри директно цитрата, отколкото да се разменя със сукцината и другите молекули и след това отново да се хаби енергия за нов протеин, който да върне изхвърлените молекули обратно, преди други организми да са се научили да ги използват за себе си.

Категории на статиите:
Генетика

Коментарите са затворени.

Мегавселена

С използването на този сайт вие се съгласявате със събирането на cookies. повече информация

Сайтът използва coocies, за да ви даде възможно най-доброто сърфиране. С влизането в него вие се съгласявате с използването им.

Затвори