Новые данные об эволюции наследственности на уровне сообществ
Исследователи из ESPCI Paris-PSL, Коллеж де Франс и ENS-PSL теоретически показали, что возможен отбор на уровне тысяч микробных сообществ по определённой функции. В результате может возникать наследственность на уровне сообществ благодаря эволюции взаимодействий между микробами. Работа опубликована в eLife.
Команда смоделировала эволюцию микробных клеток внутри набора эволюционирующих микробных сообществ. Ключевыми были симуляции с тысячами сообществ, которые либо уничтожались, либо получали возможность размножаться в зависимости от экспрессии заданного фенотипа на уровне сообщества.
Исходные сообщества состояли из микробных клеток, которые не взаимодействовали, поэтому связь между родительскими сообществами и их непосредственным потомством была произвольной и определялась только стохастическими эффектами. Однако после периода отбора на уровне сообществ эволюционировали взаимодействия между клетками, которые подавили стохастические эффекты. Это привело к появлению сообществ, способных производить потомство с высокой точностью копирования.
«Поразительно, что сообщества эволюционируют способность оставлять потомственные копии, где потомки близко напоминают родительские сообщества», — говорит автор исследования Пол Рейни. «Основой служит процесс, аналогичный развитию, который возникает из зависимых от плотности взаимодействий между микробными клетками».
Эта работа закладывает теоретическую основу для многих приложений в биотехнологии, медицине и сельском хозяйстве, где новые функции, химические процессы и даже организмы могут возникать в результате отбора на сообществах микробов. Исследование также затрагивает вопросы, лежащие в основе эволюции биологической сложности — от первых самореплицирующихся химических систем до симбиозов, которые привели к появлению эукариотических клеток.
Исследование поддержано инициативой OCAV по изучению происхождения жизни от Университета PSL. Реальная «эволюционная машина», созданная командой Жерома Бибетта из CBI, сейчас находится на стадии бета-тестирования. Она позволит экспериментально проверить ключевые идеи и будет использоваться для создания новых видов микробной жизни для широкого спектра применений.