E. coli предлагает взгляд на эволюцию
Эволюционный эксперимент Ричарда Ленски с 12 популяциями E. coli продолжается более 23 лет и насчитывает уже более 52 000 поколений бактерий, что делает его самым длительным в истории по числу поколений.
Ход эксперимента
- 12 исходных популяций содержатся в лаборатории Университета штата Мичиган.
- Каждый день 1% каждой популяции переносится в свежую питательную среду с глюкозой, что дает около 7 новых поколений в сутки.
- Каждые 500 поколений образцы замораживают, создавая «замороженную летопись» для последующего изучения и «путешествий во времени» — прямого сравнения бактерий из разных эпох.
Ключевые открытия
- Повторяемость эволюции: Эксперимент исследует взаимодействие случайности мутаций и предсказуемости естественного отбора.
- Эволюция «эволюции»: Наблюдалось изменение скорости мутирования и значительное повышение конкурентоспособности бактерий.
- Победа «аутсайдера»: В одной линии после 500 поколений сформировались два генотипа, где один (условный «заяц») был на 6% приспособленнее. Однако к 1000-му поколению выжил изначально менее приспособленный генотип («черепаха»). «Путешествие во времени» и повторные опыты показали, что у победившего штамма был больший потенциал для будущих полезных мутаций (evolvability).
- Освоение нового ресурса: Одна из 12 популяций после 30 000 поколений эволюционировала способность использовать цитрат в качестве источника энергии, что ранее было невозможно для E. coli. Это изменение потребовало не одной редкой мутации, а серии предшествующих событий, изменивших генетический контекст и сделавших такую мутацию возможной.
- Побочные исследования: В спин-офф экспериментах показано, что E. coli могут быстро эволюционировать устойчивость к высыханию.
Статус и будущее
Популяции развили свои «личности» (например, разная скорость мутаций, разная плотность). Несмотря на технические сбои и первоначальное желание Ленски завершить проект, эксперимент стал научным институтом. Планируется передать его коллегам после ухода Ленски на пенсию.