Эволюция на помощь: виды могут быстро адаптироваться к стремительным изменениям среды
Эволюцию обычно считают очень медленным процессом, происходящим на протяжении многих поколений. Однако изменения окружающей среды, вызванные климатическими переменами, разрушением среды обитания и загрязнением, происходят очень быстро. У видов есть лишь два варианта: адаптироваться или вымереть.
Профессор биологии Университета Макгилла Эндрю Гонсалес задался вопросом: «Может ли эволюция происходить достаточно быстро, чтобы помочь виду выжить?». Согласно его последнему исследованию, опубликованному в Science, ответ — однозначное «да».
С помощью робота-манипулятора, работавшего круглосуточно в течение нескольких месяцев, профессора Грэм Белл и Эндрю Гонсалес смогли отследить судьбу более 2000 популяций пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) на протяжении многих поколений. Дрожжи были выбраны потому, что их геном хорошо изучен, а время генерации составляет всего несколько часов. Учёные использовали робота, чтобы подвергнуть разные популяции дрожжей различным уровням стресса — повышению концентрации соли — и в реальном времени изучить эволюционное спасение — способность популяции быстро адаптироваться за счёт эволюции.
Наблюдения показали, что вероятность эволюционного спасения зависит от:
- Степени и скорости изменения среды.
- Предыдущего воздействия стрессора (соли) на популяцию.
- Степени изоляции популяции от соседних популяций, что влияет на накопление полезных мутаций.
Исследователи наблюдали эволюцию в действии и обнаружили, что она может происходить удивительно быстро — в течение 50–100 поколений.
«Те же самые общие процессы происходят, будь то дрожжи или млекопитающие, — отметил Гонсалес. — Мы не можем провести такой эксперимент с пандой или лосем, потому что время, необходимое для изучения их эволюции, намного превышает время, которое у нас есть, учитывая нынешнюю скорость изменения среды. В какой-то момент мы должны работать на уровне модели и убедиться, что захваченная нами базовая реальность достаточна для экстраполяции». Хотя ранее существовали теоретические работы на эту тему, это первое практическое исследование, наглядно продемонстрировавшее механизм эволюционного спасения.
Ключевые факторы эволюционного спасения
Белл и Гонсалес обнаружили, что популяция с большей вероятностью быстро адаптируется, если:
- Изменение среды происходит медленно (постепенное увеличение концентрации соли) и присутствует умеренный уровень контакта с другими популяциями. Такие популяции способны адаптироваться к стрессу, который уничтожил бы их предков.
- Она связана (имела контакт) с другой популяцией, уже пережившей изменение среды. У такой популяции гораздо выше шанс избежать вымирания после быстрого и сильного возмущения среды.