Вторник, 22 Августа, 2017
   
(1 голос, среднее 5.00 из 5)

В долгосрочном эксперименте зафиксировано поэтапное формирование эволюционного новшества
Александр Марков

В хо­де дол­гос­роч­но­го эво­лю­ци­он­но­го экс­пе­ри­мен­та на бак­те­ри­ях E. coli в од­ной из 12 по­до­пыт­ных по­пу­ля­ций пос­ле 31 000 по­ко­ле­ний по­я­вил­ся но­вый по­лез­ный приз­нак – спо­соб­ность пи­тать­ся цит­ра­том в аэ­роб­ных ус­ло­ви­ях. Как вы­яс­ни­лось, фор­ми­ро­ва­ние эво­лю­ци­он­но­го нов­ше­ст­ва про­хо­ди­ло в три эта­па. На пер­вом эта­пе («по­тен­ци­ро­ва­ние») за­фик­си­ро­ва­лись му­та­ции, по­мо­га­ю­щие ути­ли­зи­ро­вать цит­рат, ес­ли он ока­жет­ся в клет­ке. Пов­тор­ные экс­пе­ри­мен­ты с раз­мо­ро­жен­ны­ми предс­та­ви­те­ля­ми пред­ко­вых по­ко­ле­ний по­ка­за­ли, что по­тен­ци­ру­ю­щих му­та­ций бы­ло как ми­ни­мум две: од­на по­я­ви­лась пос­ле 15 000 по­ко­ле­ний, дру­гая пос­ле 20 000. На вто­ром эта­пе («ак­ту­а­ли­за­ция») из­ме­ни­лась ре­гу­ля­ция ге­на citT, от­ве­т­ствен­но­го за пог­ло­ще­ние цит­ра­та из внеш­ней сре­ды. В ре­зуль­та­те ген стал ра­бо­тать в при­су­т­ствии кис­ло­ро­да, хо­тя в нор­ме у E. coli он ра­бо­та­ет толь­ко в ана­э­роб­ных ус­ло­ви­ях. Это при­ве­ло к по­яв­ле­нию сла­бо вы­ра­жен­ной, «за­ча­точ­ной» спо­соб­нос­ти ис­поль­зо­вать в пи­щу цит­рат. На­ко­нец, на эта­пе «со­вер­ше­н­ство­ва­ния» но­вая функ­ция бы­ла мно­гок­рат­но уси­ле­на бла­го­да­ря нес­коль­ким дуп­ли­ка­ци­ям (уд­во­е­ни­ям) фраг­мен­та хро­мо­со­мы, не­су­ще­го ак­ти­ви­ро­ван­ный ген citT. Толь­ко пос­ле это­го чис­лен­ность бак­те­рий-му­тан­тов уве­ли­чи­лась и они ста­ли до­ми­ни­ро­вать в сво­ей по­пу­ля­ции. Ве­ро­ят­но, та­кое по­э­тап­ное раз­ви­тие ха­рак­тер­но и для дру­гих эво­лю­ци­он­ных нов­шеств.


Рис. 1. Эволюционная история популяции Ara-3, в которой бактерии научились питаться цитратом. Числа слева — поколения. Кружками на дереве обозначены 29 клонов, чьи геномы были отсеквенированы. Разноцветными областями выделены пять основных клад (эволюционных линий): UC («unsuccessful clade», быстро вымершая ранняя линия), Clade 1, Clade 2, Clade 3 («потенцированные» клады с повышенной вероятностью появления фенотипа Cit+, то есть способности питаться цитратом), New Cit+ clade — клада, способная питаться цитратом, произошедшая от клады 3 после 31 000 поколений (Cit+ evolves). После 33 000 поколений у бактерий Cit+ появилась мутация, резко повышающая темп мутагенеза (Mutator evolves). В верхней части рисунка показаны результаты повторных эволюционных экспериментов (replays) с замороженными представителями клад 1, 2 и 3. Представители клады 1 выработали фенотип Cit+ в двух случаях из 55 попыток, клады 2 — в двух случаях из 97, клады 3 — в восьми случаях из 37. Представители исходного предкового штамма имеют пренебрежимо малую вероятность появления фенотипа Cit+. График справа внизу показывает темп накопления мутаций, резко увеличившийся у бактерий Cit+ (красные кружки) после появления фенотипа mutator. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

«Эле­мен­ты» уже рас­ска­зы­ва­ли о дол­гос­роч­ном эво­лю­ци­он­ном экс­пе­ри­мен­те, на­ча­том в 1988 го­ду меж­ду­на­род­ной груп­пой ис­сле­до­ва­те­лей под ру­ко­во­д­ством Ри­чар­да Ленс­ки (Richard E. Lenski) – см.: Под­ве­де­ны ито­ги эво­лю­ци­он­но­го экс­пе­ри­мен­та дли­ной в 40 000 по­ко­ле­ний, «Эле­мен­ты», 02.11.2009; В дол­гос­роч­ном эво­лю­ци­он­ном экс­пе­ри­мен­те вы­яв­лен от­бор на «эво­лю­ци­он­ную перс­пек­тив­ность», «Эле­мен­ты», 25.03.2011.

12 по­до­пыт­ных по­пу­ля­ций ки­шеч­ной па­лоч­ки (E. coli) жи­вут в аэ­роб­ных ус­ло­ви­ях в жид­кой проз­рач­ной сре­де, где един­ствен­ной пи­щей яв­ля­ет­ся глю­ко­за. С ин­тер­ва­лом в сут­ки из каж­дой по­пу­ля­ции бе­рут не­боль­шую часть и пе­ре­са­жи­ва­ют в но­вую кол­бу с пи­та­тель­ной сре­дой. Там бак­те­рии быст­ро разм­но­жа­ют­ся, по­ка не ис­чер­па­ют за­па­сы глю­ко­зы. Та­ким об­ра­зом, в те­че­ние каж­до­го су­точ­но­го цик­ла на­чаль­ный пе­ри­од изо­би­лия, ког­да чис­лен­ность по­пу­ля­ции быст­ро рас­тет (чис­лен­ность оце­ни­ва­ют по мут­нос­ти сре­ды), сме­ня­ет­ся пе­ри­о­дом го­ло­да, ког­да бак­те­рии пе­рес­та­ют разм­но­жать­ся и их чис­лен­ность ста­би­ли­зи­ру­ет­ся.



Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

НАШИ ПУБЛИКАЦИИ

Альманах «Развитие и экономика» №14, сентябрь 2015

Захирджан Кучкаров:
«Без концептуального проектирования управляемость не восстановить»

стр. 54

Интервью академика РАЕН, директора Центра инноваций и высоких технологий «Концепт» З.А. Кучкарова альманаху «Развитие и экономика»



Сергей Черняховский.
Романтика и Твердость. Некогда эта страна была значительно сильнее…

стр. 98

Центральный пункт советского наследия и советского мира – это уверенность в том, что мир изменяем, познаваем и созидаем.



Людмила Булавка-Бузгалина.
СССР – незавершенный проект. Семь поворотов

стр. 108

Обращения к историческим и культурным практикам Советского Союза не только не прекращаются, но и становятся всё более частыми.



Владимир Карпец.
Исцеление (от) права

стр. 134

Одним из результатов перестройки стала «правовая реформа», которая фактически означала ломку всей правовой системы под лозунгом «демократизации советского права».



Александр Коврига.
Глобальный кризис и переустройство государственного дела: вспомним камерализм?

стр. 146

В современном мире полномасштабный суверенитет, значимые цивилизационные инициативы и государственная политика импортозамещения возможны лишь при условии мировоззренческой, идеологической самостоятельности, для чего весьма полезными окажутся наследие и исторические уроки камерализма.



Олег Фомин-Шахов.
Русский уклад в XXI веке

стр. 184

У России есть колоссальный властный, экономический, культурный и демографический потенциал, чтобы оказаться стратегической победительницей в противостоянии цивилизаций.

САМОЕ ПОПУЛЯРНОЕ

© 2017 www.devec.ru. Все права защищены.
Сейчас 665 гостей онлайн