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 Отходы виноделия служат полноценной заменой антибиотикам в птицеводстве. Всего полпроцента виноградного жмыха в рационе бройлеров с хроническим воспалением кишечника восстановили рост птиц, подавили патогенные бактерии и улучшили качество мяса. В отличие от традиционных стимуляторов роста, жмых не провоцирует появление супербактерий, предлагая индустрии дешевую и экологичную альтернативу.
Российские антропологи изучили коренной моляр неандертальца из алтайской пещеры, в котором было крупное углубление, выглядящее искусственным. Анализ показал, что около 60 тысяч лет назад в зубе высверлили пораженные ткани заостренным камнем. Находка отодвинула первое известное применение инвазивных стоматологических процедур на 45 тысяч лет в прошлое.
Американские исследователи обнаружили неожиданный физический механизм защиты у риса. Оказалось, что сельскохозяйственная культура способна уничтожать гусениц кукурузной лиственной совки, заманивая их внутрь своих колосков. Жесткие микроскопические волоски (трихомы) не дают насекомому выбраться, а затем створки зерна закрываются и смертельно сдавливают вредителя.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Отходы виноделия служат полноценной заменой антибиотикам в птицеводстве. Всего полпроцента виноградного жмыха в рационе бройлеров с хроническим воспалением кишечника восстановили рост птиц, подавили патогенные бактерии и улучшили качество мяса. В отличие от традиционных стимуляторов роста, жмых не провоцирует появление супербактерий, предлагая индустрии дешевую и экологичную альтернативу.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
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.
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.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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