Новое исследование, опубликованное 31 декабря 2024 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, демонстрирует удивительную способность эволюционных процессов к самосовершенствованию. Группа ученых под руководством эволюционного биолога Луиса Замана из Мичиганского университета доказала, что сам механизм эволюции может становиться более эффективным с течением времени.
«Жизнь невероятно хорошо справляется с решением проблем. Когда смотришь вокруг, поражает огромное разнообразие форм жизни, и тот факт, что все они произошли от общего предка, кажется удивительным. Почему эволюция настолько творческая? Похоже, что эта способность сама является результатом эволюции», – отмечает Луис Заман.
Для проверки этой гипотезы исследователи разработали компьютерную модель с виртуальными организмами, существующими в среде с двумя типами ягод – красными и синими. В одном варианте среды синие ягоды были съедобными, а красные ядовитыми, в другом – наоборот. Организмы могли эволюционировать, приспосабливаясь к потреблению только одного безопасного типа ягод.
Ключевым элементом эксперимента стало периодическое изменение условий среды – исследователи регулярно меняли статус ягод с съедобных на ядовитые и обратно. При этом виртуальные организмы не могли одновременно адаптироваться к потреблению обоих типов ягод.
Результаты показали, что при последовательной смене условий организмы адаптировались всё быстрее с каждым новым циклом изменений. Однако этот эффект проявлялся только при умеренной скорости изменений среды – слишком частые перемены не позволяли развиться улучшенным адаптивным механизмам.
Исследователи выявили два ключевых фактора, способствующих повышению эволюционной пластичности: высокую частоту мутаций и увеличение количества полезных мутаций с течением времени. Высокая частота мутаций обеспечивала большее разнообразие потомства, а накопление полезных мутаций позволяло организмам лучше приспосабливаться к условиям, с которыми популяция сталкивалась в предыдущих поколениях.
Несмотря на то, что эксперимент проводился на простых виртуальных организмах, сопоставимых с быстро размножающимися микробами, авторы предполагают, что обнаруженные закономерности применимы и к более сложным формам жизни. Это исследование помогает понять, почему популяции в природе демонстрируют такую неустанную способность к эволюционным изменениям.
Изображение носит иллюстративный характер
«Жизнь невероятно хорошо справляется с решением проблем. Когда смотришь вокруг, поражает огромное разнообразие форм жизни, и тот факт, что все они произошли от общего предка, кажется удивительным. Почему эволюция настолько творческая? Похоже, что эта способность сама является результатом эволюции», – отмечает Луис Заман.
Для проверки этой гипотезы исследователи разработали компьютерную модель с виртуальными организмами, существующими в среде с двумя типами ягод – красными и синими. В одном варианте среды синие ягоды были съедобными, а красные ядовитыми, в другом – наоборот. Организмы могли эволюционировать, приспосабливаясь к потреблению только одного безопасного типа ягод.
Ключевым элементом эксперимента стало периодическое изменение условий среды – исследователи регулярно меняли статус ягод с съедобных на ядовитые и обратно. При этом виртуальные организмы не могли одновременно адаптироваться к потреблению обоих типов ягод.
Результаты показали, что при последовательной смене условий организмы адаптировались всё быстрее с каждым новым циклом изменений. Однако этот эффект проявлялся только при умеренной скорости изменений среды – слишком частые перемены не позволяли развиться улучшенным адаптивным механизмам.
Исследователи выявили два ключевых фактора, способствующих повышению эволюционной пластичности: высокую частоту мутаций и увеличение количества полезных мутаций с течением времени. Высокая частота мутаций обеспечивала большее разнообразие потомства, а накопление полезных мутаций позволяло организмам лучше приспосабливаться к условиям, с которыми популяция сталкивалась в предыдущих поколениях.
Несмотря на то, что эксперимент проводился на простых виртуальных организмах, сопоставимых с быстро размножающимися микробами, авторы предполагают, что обнаруженные закономерности применимы и к более сложным формам жизни. Это исследование помогает понять, почему популяции в природе демонстрируют такую неустанную способность к эволюционным изменениям.