Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14 сентября
Александра Медведева
4
6 972

В лабораторных условиях эволюция идет совсем не так, как в природе

4.6

Ученые показали, что лабораторные эксперименты очень слабо отражают реальные эволюционные процессы, которые происходят в природе. Под воздействием простых и сильных факторов в эксперименте адаптивные мутации появляются в тех областях белков, которые в природе эволюционируют медленнее всего.

© Flickr

На протяжении тысячелетий люди неосознанно экспериментировали с эволюцией, одомашнивая растения и животных. В конце XIX века Уильям Даллинджер провел первые лабораторные эксперименты, и с тех пор ученые стремились как можно точнее воссоздать эволюционные процессы в искусственных условиях. Такие эксперименты обычно заключаются в воздействии на организм некоторых четко определенных факторов (токсинов, экстремальных температур, недостатка питательных веществ) и дальнейшем изучении того, как организмы приспосабливаются к новым условиям.

Хотя подобные эксперименты и позволили получить фундаментальное представление об эволюционных процессах, таких как адаптация, естественный отбор и мутация, в природе эволюция происходит в гораздо более сложных условиях. Теперь международная команда ученых показала, как лабораторная эволюция отличается от естественной. В экспериментальных условиях адаптации развиваются в ответ на простые и сильные воздействия, и часто они обеспечиваются мутациями, которые крайне маловероятны в природе. Результаты исследований опубликованы в журнале Genome Biology and Evolution.

Ученые исследовали два гена, кодирующих фермент РНК-полимеразу бактерии E. coli. Авторы выявили адаптивные мутации, изменяющие положения 140 аминокислот в белке в ответ на 12 различных условий. При этом в положении мутаций было очень мало совпадений: только четыре из 140 развились более чем при одном экспериментальном условии, остальные же были уникальны.

Сравнивая эти сайты с остальными белковыми последовательностями E. coli, ученые обнаружили, что мутации в лабораторных условиях происходили на высококонсервативных участках, которые медленно эволюционируют в естественной среде и остаются похожими даже у разных видов. Кроме того, оказалось, что мутации, полученные в лабораторных условиях, имели тенденцию попадать в определенные функциональные домены белка и группироваться рядом друг с другом.

Чтобы понять, характерно ли это для других белков, исследователи изучили 19 ферментов, содержащих адаптивные мутации, связанные с истощением ресурсов и воздействием антибиотиков. Как и в случае с РНК-полимеразой, сайты, связанные с лабораторными мутациями, оказались достаточно консервативны. Однако такая же закономерность не наблюдалась при воздействии высоких температур.

Таким образом, динамика лабораторной эволюции сильно отличается от естественной. Это связано с тем, что в экспериментах организмы подвергаются относительно простому, сильному и постоянному избирательному давлению. Действие факторов в естественных условиях гораздо сложнее, а кроме того, оно меняется со временем. Адаптации, которые так легко возникают в эксперименте, вряд ли произойдут в природе, а если такое и случится, их частота может быстро измениться после того, как поменяются условия.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 13:13
Алиса Гаджиева

Палеонтологи обнаружили останки никогда ранее не встречавшегося дасплетозавра, который, возможно, был прямым предком Tyrannosaurus rex. Эта находка может разрешить серьезные споры об эволюционной родословной самого знаменитого динозавра.

Позавчера, 10:10
Сергей Васильев

Биологи внесли в ДНК червей гены, кодирующие светочувствительные белки. Это позволило управлять ими при помощи света, заставляя двигаться на зеленый сигнал и останавливаться на красный.

Вчера, 11:18
Анна Новиковская

Около пятой части атмосферы нашей планеты составляет кислород — важный газ, необходимый для существования сложных форм жизни. Ученые полагали, что основным и практически единственным его источником были живые организмы — фотосинтезирующие растения и бактерии. Но теперь, возможно, им придется пересмотреть свои взгляды.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

25 ноября
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

-
0
+
Ну, то что "in vitro" процессы сплошь и рядом идут не так, как "in vivo", знали, наверно, еще сто лет назад.
-
0
+
Не так Трофим Денисович свои осины воспитывал, вот у него березы из них и не получалось!
Комментарий удален пользователем или модератором...
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: