В лабораторных условиях эволюция идет совсем не так, как в природе
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Российского квантового центра и МГУ впервые применили оптический подход для работы с прямыми объемными магнитостатическими спиновыми волнами. Им удалось не только возбудить, но и зарегистрировать их с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Новый метод открывает путь к созданию быстрых, энергоэффективных оптомагнонных логических устройств и нанофотонных структур.
Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет быстро оценить, насколько прочно пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых элементов связи нового поколения 5G и 6G. Возможность измерить поперечную жесткость сцепления между пленкой из двумерного материала и подложкой таким способом получена впервые.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии