Куда бы мы ни посмотрели в мире природы, мы обнаруживаем свидетельства естественного отбора. Ученые знают, что естественный отбор определяет, как животные и растения развиваются и адаптируются. Но влияет ли естественный отбор на саму способность организма к развитию? И если да, то в какой степени?
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, намекает на некоторые неожиданные ответы на этот вопрос. Группа исследователей под руководством Андреаса Вагнера из Цюрихского университета подвергла популяции желтого флуоресцентного белка морского беспозвоночного воздействию различных типов селекционного давления — слабому и сильному, — чтобы выяснить, какой из них более эффективно повышает эволюционируемость.
Конечной целью эволюции эксперимента было заставить белковые популяции эволюционировать от желтой флуоресценции к зеленой. Ученые обнаружили, что группа, прошедшая строгий отбор, выиграла гонку зеленой эволюции, потому что эти популяции претерпели мутации, которые сделали их более устойчивыми и, следовательно, более способными к развитию.
«Насколько нам известно, это первое экспериментальное доказательство того, что отбор может управлять способностью адаптироваться в дарвиновском смысле и повышать эволюционируемость», — говорит Андреас Вагнер. «Все еще есть люди, которые сомневаются в реальности эволюции. Но мы не просто смотрим на окаменелости, у которых есть исторические записи. Мы наблюдаем эволюцию в лаборатории».
Поскольку в области эволюционной биологии широко распространено мнение о том, что слабый отбор дает преимущество для способности организма к развитию, открытие группы, что сильный отбор приводит к большей устойчивости — ключевое требование для эволюционного успеха, — стало неожиданностью, добавляет он.
Исследователи заметили, что в результате сильного отбора в белках накапливались мутации, которые в большей степени повышали их устойчивость.
«Это открытие стало для меня настоящим сюрпризом, поскольку оно показало, что отбор по пригодности не противоречит отбору по устойчивости, что контрастирует с предыдущими работами», — говорят ученые.
«В то время как большинство мутаций, с которыми сталкиваются белки, нарушают их стабильность или способность правильно складываться, мутации, повышающие устойчивость, фактически смягчают такие вредные эффекты. Надежные белки имеют больше шансов функционировать и, таким образом, развивать новые свойства».
Ученые надеются, что это исследование поможет разрешить давние споры о том, может ли эволюционировать сама эволюционирующая способность организма.
«Некоторые люди думали, что естественный отбор по эволюционируемости не должен быть очень прямым — он должен быть отменен отбором по приспособленности», — говорит Андреас Вагнер. «Но теперь у нас есть ситуация, когда оба идут рука об руку. Другими словами, нет необходимости в этом споре».