Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи

1111

Так выглядит полигон для эволюции E. coli, где можно день за днем наблюдать, как продвигается  — буквально — адаптация у бактерий. Фото с сайта zmescience.com

 

Микробиологи из США и Израиля предложили методику изучения пространственно-временных закономерностей эволюции. В качестве эволюционного полигона для бактерий они использовали метровую площадку с резко различными условиями. Они показали, что на границах участков идет быстрая адаптация, причем доминируют быстрорастущие линии, вне зависимости от качества их адаптивного комплекса. Позже формируются организмы с более сбалансированным набором свойств, они лучше приспособлены и устойчивы к стрессам. Так как в работе делался акцент на выработку устойчивости к антибиотику, то исследование приобретает видимую актуальность для медицины. В действительности выводы этой работы перспективны и для более широкого круга эволюционных задач.

Устойчивый словесный штамп «история с географией» в обиходной жизни мало осмыслен — это всего лишь намек на некие сложные обстоятельства. Для эволюциониста это словосочетание, напротив, отражает существо дела: эволюция — это история, развернутая в пространстве. Не бывает одного без другого, пространство без истории мертво, а история, если происходит, то обязательно где-то. Поэтому изучение эволюции, в том числе и в лабораторных моделях, по-хорошему должно учитывать и время, и место.

Но если эволюционный эксперимент, протяженный во времени, организовать еще можно (см. В долгосрочном эволюционном эксперименте выявлен отбор на «эволюционную перспективность, «Элементы», 25.03.2011), то присовокупить к этому пространственную компоненту чрезвычайно трудно. Каждый модельный организм требует для имитации естественных процессов довольно внушительную площадь, включающую, подобно природной обстановке, различные по свойствам участки. Устроить такую эволюционную арену — задача хитроумная. К этой задаче обратились микробиологи из Гарвардской медицинской школы и Израильского технологического института в Хайфе. Устроив такую арену для изучения пространственно-временной эволюции E. coli, они немедленно получили несколько засуживающих обсуждения результатов.

Для начала вот описание этой арены (ее назвали MEGA-плейт: microbial evolution and growth arena). Это пластина черного цвета, размером 120 × 60 см (обращаю внимание на масштаб эволюционного полигона по сравнению с самими модельными организмами). На пластине плотная среда поделена на прямоугольные области с разной концентрацией антибиотика; концентрация антибиотика увеличивается от краев к центру. Сверху, на плотном слое с антибиотиком, тонкий полужидкий слой агара, в котором бактерии могут двигаться и расти. Клетки засевают с двух сторон с краев, где концентрация антибиотика мала и позволяет бактериям расти. Израсходовав локально питательные вещества, колонии должны расти по направлению к центру и, следовательно, переходить на участки со всё более высокой концентрацией антибиотика. Задача колоний — по мере роста вырабатывать всё лучшую и более надежную резистентность к антибиотику.

Таким образом, возможно имитировать сразу несколько эволюционных факторов: пространство среды с резкими границами условий (в природе так и бывает), высокую численность популяций (в небольших лабораторных популяциях ход эволюции имеет свою специфику), конкуренцию между несколькими дочерними линиями (необходимое условие для естественного отбора). И весь процесс, к тому же, можно снять на камеру, так как белые колонии превосходно видны на черном фоне.

3333

 

 

Комментирование и размещение ссылок запрещено.
wordpress темы, новые. windows FAQ. Drupal сайты