Долгосрочные исследования — ключ к разгадке тайн эволюции
Учёные из Технологического института Джорджии в обзорной статье в журнале Nature подчеркивают, как многолетние исследовательские программы — от лабораторных чашек Петри до тропических островов — трансформировали понимание эволюции, открыв процессы, скрытые в коротких исследованиях.
«Эволюция — это не только изменение за миллионы лет, зафиксированное в окаменелостях. Она происходит вокруг нас прямо сейчас, — говорит ведущий автор статьи Джеймс Страуд. — Но чтобы её понять, нужно наблюдать за ней в реальном времени, часто на протяжении многих поколений. Долгосрочные исследования дают нам такую возможность».
Статья «Long-term studies provide unique insights into evolution» — первое всестороннее исследование такого рода. Она анализирует одни из самых длительных эволюционных экспериментов и полевых исследований.
Например, на Галапагосах 40-летнее полевое исследование вьюрков Дарвина задокументировало образование нового вида через гибридизацию. В лаборатории эксперимент, охвативший 75 000 поколений бактерий, показал неожиданную эволюцию у популяций совершенно новых метаболических способностей.
«Эти удивительные эволюционные события были зафиксированы только благодаря долгосрочному характеру исследовательских программ, — отмечает Страуд. — Даже если бы краткосрочные исследования уловили подобные события, их эволюционную значимость было бы трудно оценить без исторического контекста».
«Самые увлекательные результаты долгосрочных исследований эволюции часто совершенно неожиданны — это случайные открытия, которые невозможно было предсказать вначале», — объясняет соавтор статьи Уилл Рэтклифф.
Десятилетия открытий
В статье также подчёркивается растущая проблема в современной науке: критическая важность поддержки долгосрочных исследований в академической среде, которая всё больше ориентирована на быстрые результаты и краткосрочное финансирование.
Страуд и Рэтклифф сами ведут долгосрочные программы. В Южной Флориде «Остров Ящериц» Страуда (размером с футбольное поле, популяция ~1000 ящериц) помогает документировать эволюцию в действии в сообществе пяти видов. Исследование, длящееся уже десятилетие, показывает, как эволюция поддерживает различия между видами.
В своей лаборатории Рэтклифф изучает происхождение сложной жизни — как одноклеточные организмы становятся многоклеточными. Его долгосрочный эксперимент по эволюции многоклеточности (MuLTEE) на дрожжах-«снежинках» продолжается уже более 9000 поколений с планами работать ещё 25 лет. Работа показала, что ключевые шаги в эволюционном переходе к многоклеточности происходят гораздо легче, чем считалось ранее.
Важность работы в меняющемся мире
«Мир быстро меняется, что создаёт беспрецедентные проблемы для биоразнообразия Земли, — говорит Страуд. — Как никогда важно понять, как организмы адаптируются к изменяющейся среде с течением времени».
«Долгосрочные исследования — наш лучший инструмент для этого. Мы можем документировать в реальном времени как краткосрочные, так и долгосрочные эволюционные реакции видов на изменения среды, такие как изменение климата».
Обобщая самые длительные эксперименты и полевые исследования, авторы показывают, что для понимания прошлого и предсказания будущего жизни требуется не только передовые технологии, но и простая сила времени.