Нова обчислювальна модель демонструє, що еволюційний процес може вдосконалюватися в умовах мінливого довкілля.
Нова комп’ютерна симуляція показує, що сам процес еволюції здатний до розвитку. (Зображення надане: Stocktrek Images, Inc. через Alamy) Підпишіться на нашу email-розсилку
Той факт, що живі істоти зазнають еволюційних змін у відповідь на зміни в навколишньому середовищі, не є чимось новим, однак попереднє дослідження свідчить про те, що сам еволюційний процес також зазнає розвитку.
«Еволюційність» еволюції — спірна концепція, частково через труднощі з її вимірюванням. Живі організми, як правило, пристосовуються до умов проживання; наприклад, певні бактерії оперативно формують резистентність до антибіотиків. Але чи змінюється сам механізм з плином часу, і якщо так, то що може стимулювати еволюцію?
У новій публікації, оприлюдненій 31 грудня 2024 року в журналі PNAS, біологи висувають припущення, що еволюція здатна покращуватися з плином часу. Це відбувається шляхом «точного налаштування» реакції популяції на зміни в довкіллі — за умови, що коливання навколишнього середовища не є надто швидкими, стверджують автори дослідження.
«Життя дійсно, надзвичайно добре розв’язує проблеми», – зазначив Луїс Заман, еволюційний біолог з Мічиганського університету та провідний автор дослідження. «Якщо поглянути навкруги, у житті така велика різноманітність, і те, що всі ці речі походять від спільного прародителя, здається мені справді дивним. Чому еволюція така, на перший погляд, творча? Схоже, що, можливо, ця здатність еволюціонувала сама по собі».
Щоб підтвердити свою гіпотезу, Заман та його колеги застосували комп’ютерну програму, в якій віртуальні організми існували в середовищі, де вони могли вижити, використовуючи одну з двох взаємовиключних стратегій. В одному середовищі організми могли споживати сині ягоди для виживання, але гинули б, якби споживали червоні. В іншому червоні ягоди були поживними, а сині – шкідливими. Популяції організмів могли еволюціонувати, щоб їсти лише один вид ягід, але не обидва.
Коли дослідники періодично змінювали умови у цих віртуальних світах, перемикаючись між їстівними ягодами, їхні форми життя з часом швидше пристосовувалися до нових обставин. Цього не відбувалося, коли середовище змінювалося надто швидко — популяції не мали можливості еволюціонувати лише за одне покоління. Але протягом десятків або сотень поколінь здатність до адаптації зростала та залишалася на високому рівні.
«Як тільки популяція досягає цієї еволюційності, складається враження, що вона не була усунена майбутньою еволюцією», – сказав Заман.
Ця еволюційність зумовлена двома тенденціями: високим рівнем мутацій та збільшенням кількості корисних мутацій з часом, стверджують автори в дослідженні. Високий рівень мутацій надає організмам шанс адаптуватися до нових умов, оскільки існує більша різноманітність особин, які можуть вижити та процвітати. Одночасно, більша кількість корисних мутацій загалом дозволяє організмам пристосовуватися до умов, з якими вже стикалися їхні попередники.
Біологи застосовували прості віртуальні організми — еквівалент швидко розмножуваних мікробів. Але ті ж правила, ймовірно, діятимуть і для складнішого життя, пишуть у дослідженні Заман та його команда.
«Хоча ми використовуємо неприродну систему дослідження, — сказали вони, — наші результати дають розуміння того, як і чому популяції в природі так невпинно еволюціонують».
Вікторина з еволюції: Чи можете ви природним шляхом вибрати правильні відповіді?
Sourse: www.livescience.com