Эволюция за 17 дней: бактерии мгновенно адаптируются к дефициту железа

Молекулярный биолог из Университета в Буффало Марк Р. О’Брайан обнаружил, что у некоторых бактерий эволюция может происходить почти мгновенно — всего за 17 дней.

Неожиданное открытие

Исследуя, как бактерии находят и поглощают железо, О’Брайан поместил бактерии Bradyrhizobium japonicum в среду с синтетическим соединением, которое связывало всё железо. Учёный ожидал, что лишённые жизненно важного элемента бактерии перестанут размножаться. Однако они начали расти.

Механизм адаптации

Секвенирование ДНК показало, что бактерии мутировали и начали использовать новое соединение для поглощения железа. Этот же результат был воспроизведён с естественным железосвязывающим соединением.

Ключевые выводы:

• Для адаптации к новому источнику железа оказалось достаточно одной мутации, хотя механизм поглощения железа очень сложен.
• Скорость эволюционного изменения — 17 дней — оказалась неожиданно высокой.
• Это пример эволюции внутри вида (изменение для выживания), а не превращения в другой организм.

Значение и перспективы

Национальные институты здравоохранения (NIH) выделили грант в $1.28 млн на 4 года для изучения механизмов этой мутации и того, как бактерии выводят избыток железа, включая и определённые гены.

Потенциальное значение открытия зависит от его применимости к другим системам. Оно может помочь:

• Лучше понять подходы к лечению инфекционных заболеваний.
• Усовершенствовать методы биоремедиации окружающей среды с помощью бактерий.

О’Брайан подчёркивает, что наблюдаемая мутация — это «усиление функции», более сложное событие, чем адаптация для блокировки антибиотика, и напрямую с устойчивостью к ним может не быть связано.