Гипотеза «Чёрной королевы»: эволюция через потерю генов

Новая гипотеза, предложенная учёными, бросает вызов классическим представлениям об эволюции. Она предполагает, что некоторые виды выживают, отбрасывая гены и полагаясь на другие виды.

Суть гипотезы

• Название: «Гипотеза Чёрной королевы» (Black Queen Hypothesis), по аналогии с карточной игрой «Червы», где цель — избежать взятия Чёрной дамы (очень дорогой карты).
• Основная идея: Эволюция может толкать микроорганизмы к утрате важных функций, если в их среде есть другой вид, который выполняет эту работу за них.
• Контраст с классикой: Это противоречит распространённому мнению, что эволюция идёт по пути увеличения сложности и добавления генов.

«Мы знаем из анализа микробных геномов, что некоторые линии демонстрируют тенденцию к уменьшению сложности, проявляя чистую потерю генов по сравнению со своим предком», — говорит Эрик Зинсер, доцент микробиологии.

Пример из природы: Prochlorococcus

Гипотеза была сформирована после изучения цианобактерии Prochlorococcus — самого распространённого фотосинтезирующего организма на Земле.

• Проблема: Prochlorococcus крайне чувствителен к активным формам кислорода, таким как H₂O₂ (перекись водорода), и не может расти в чистой культуре.
• Решение в природе: Бактерия полагается на другие виды в своём сообществе, которые расщепляют токсичные вещества за неё.
• Эволюционный путь: Предок Prochlorococcus мог выполнять эту функцию сам, но естественный отбор признал её слишком затратной (как ношение «Чёрной дамы») и позволил утратить соответствующие гены. Это позволило Prochlorococcus сконцентрировать энергию на размножении.

Значение и последствия

• Взгляд на сообщества: Гипотеза предлагает новый взгляд на сложные взаимозависимые микробные сообщества, где «утечка» продуктов метаболизма во внешнюю среду может двигать сообщество к большей взаимозависимости.
• Уязвимость: Такая взаимозависимость создаёт уязвимость. Исчезновение редких видов, выполняющих ключевые «услуги», может иметь катастрофические последствия для всего сообщества (как если бы в «Червах» не было Чёрной дамы).
• Перспективы: Пока гипотеза применяется к микроорганизмам, но авторы допускают, что её можно распространить и на более крупные свободноживущие организмы.

Публикация: Мнение авторов (Эрик Зинсер, Джеффри Моррис, Ричард Ленски) опубликовано в журнале mBio Американского общества микробиологии.