Ученые: эволюция работает иначе, чем мы думали

Исследование ученых из Мичиганского университета ставит под сомнение классическую нейтральную теорию молекулярной эволюции. Согласно ей, большинство закрепляющихся мутаций нейтральны, полезные же — большая редкость. Новые данные говорят об обратном, но эволюция все равно идет медленно. Как эволюция определяет, кому из животных нужен большой мозг. 

Парадокс полезных мутаций

Ученые под руководством профессора Цзянчжи Чжана проанализировали данные глубокого мутационного сканирования (экспериментов, где измеряется эффект тысяч мутаций). Они обнаружили два неожиданных факта:

• Полезные мутации встречаются часто — более 1% всех изученных изменений в генах давали организмам (вроде дрожжей и бактерий) преимущество в росте и выживании.
• Эволюция идет медленно — скорость закрепления мутаций в природе остается низкой, несмотря на обилие потенциально полезных вариантов.

Возникает парадокс: если полезных изменений так много, почему эволюция не происходит стремительно? Разрешить противоречие помогла идея «адаптивного отслеживания с антагонистической плейотропией». Ее суть в том, что польза мутации не абсолютна, а зависит от условий. Ранее мы писали, какие животные считаются самыми умными в мире.

• Мутация, дающая преимущество сегодня, завтра может стать нейтральной или даже вредной из-за изменений в среде (температуры, питания, конкурентов и т.д.).

• Пока мутация пытается распространиться в популяции, условия успевают измениться, и ее эволюционный «поезд» уходит. Популяция постоянно «догоняет» ускользающую реальность.

Экспериментальное подтверждение

Чтобы проверить эту идею, ученые провели эксперимент с дрожжами:

• В стабильной среде дрожжи за 800 поколений успешно накапливали полезные мутации.

• В меняющейся среде (циклы по 10 разных условий) полезные мутации почти не закреплялись — среда менялась быстрее, чем они могли распространиться.

Открытие меняет взгляд на адаптацию организмов, сообщает Science Daily. Организмы почти никогда не бывают идеально приспособлены — они всегда немного «отстают» от текущих условий. Современная среда человека кардинально отличается от среды наших предков, что может объяснять, почему некоторые древние полезные гены сегодня стали причиной болезней. Исследование проведено на микроорганизмах, и ученым еще предстоит выяснить, работают ли те же принципы у многоклеточных, включая человека.