Эволюционные "короли горы" используют хорошие, плохие и уродливые мутации, чтобы обогнать конкурентов

Эволюционную адаптацию часто сравнивают с восхождением на гору. Организмы, которые находят правильную комбинацию нескольких мутаций — как хороших, так и плохих — могут стать "королями горы".

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society B учёными центра BEACON в Университете штата Мичиган, показывает, что совместный эффект нескольких взаимодействующих мутаций может ускорить этот процесс. С помощью компьютерного моделирования исследователи из BEACON, научно-технологического центра, финансируемого Национальным научным фондом, смогли наблюдать за ходом эволюции и увидеть, как популяции используют такие комбинации для перехода из одного адаптивного состояния в другое.

Традиционные подходы молекулярной биологии позволяют изучать лишь ограниченное количество генов одновременно. Компьютерное моделирование может обрабатывать гораздо больший набор мутаций и анализировать их последовательно, давая более сложную и реалистичную картину эволюции в реальной жизни, — пояснил постдокторант BEACON Бьорн Остман.

«В реальности многие мутации, влияющие на разные признаки, взаимодействуют друг с другом, и одна мутация также может влиять на несколько признаков», — сказал он. — «Несколько мутаций могут фактически сотрудничать, чтобы дать организму больший прирост приспособленности, чем каждая из них по отдельности».

Современные эволюционные эксперименты часто рассматривают относительно короткие периоды адаптации, в течение которых происходят только полезные мутации. Остман и его команда пошли другим путём и не фокусировались исключительно на полезных мутациях. Плохие мутации, а также мутации, необходимые для их преодоления, могут фактически взаимодействовать с полезными мутациями. Это позволяет организмам достичь высокой приспособленности — способности выживать и размножаться с высокой скоростью — и пересекать «долины» низкой приспособленности, иногда даже ускоряя эволюцию.

«Мы смогли изучить несколько «пиков» и «долин», а не сосредоточиться только на том, как популяция взбирается на один пик», — сказал Остман. — «По таким ландшафтам приспособленности просто невозможно было бы перемещаться с помощью мутаций, которые не взаимодействуют друг с другом».