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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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