Захватывая многогранность эволюционного потенциала
Вся жизнь эволюционирует: микроорганизмы могут стать устойчивыми к лекарствам, вирусы уклоняются от наших вакцин, а виды адаптируются к изменению климата. Даже сама способность к эволюции может эволюционировать. Если бы мы поняли, как это происходит и какие механизмы играют роль, можно было бы в некоторой степени предсказывать эволюцию. Поэтому концепция эволюционного потенциала сейчас очень популярна в различных областях наук о жизни. Однако выяснилось, что научное сообщество использует эту концепцию очень по-разному. Теоретические биологи из Гронингенского университета написали статью, которая должна внести порядок в дискуссии об эволюционном потенциале. Она была опубликована онлайн в Trends in Ecology and Evolution 10 февраля.
Три механизма и временной масштаб
В результате обсуждений авторы выделили три типа механизмов, лежащих в основе эволюционного потенциала:
- Детерминанты, обеспечивающие изменчивость.
- Детерминанты, формирующие влияние изменчивости на приспособленность.
- Детерминанты, формирующие процесс отбора.
Кроме того, эволюционный потенциал зависит от временного масштаба. Патогены, такие как бактерии или вирусы, часто размножаются бесполым путём, клонируя себя, в то время как многие хозяева, такие как люди, размножаются половым путём. Это связано с давними дебатами в эволюционной биологии: какой тип размножения лучше способствует эволюции?
Бесполое vs. половое размножение
- Бесполое размножение приводит к быстрой эволюции, что лучше в краткосрочной перспективе, но обычно не достигает наивысшего уровня адаптации.
- Половое размножение замедляет эволюцию, но позволяет более тщательно исследовать все варианты и в долгосрочной перспективе достигает более высокого уровня адаптации.
Как отмечают авторы, выбор конечной точки исследования (например, через 100 или 1000 поколений) может повлиять на выводы о том, какой штамм лучше адаптирован.
Широта действия и практическое значение
Ещё один аспект — разница в широте действия механизмов:
- Некоторые работают во многих разных средах (например, повышенная частота мутаций).
- Другие ограничены в своём действии (например, наличие конкретного фермента, который может эволюционировать для устойчивости к определённому антибиотику).
Авторы надеются, что их работа стимулирует коммуникацию между эволюционными биологами и, возможно, приведёт к практическому применению. Если механизмы эволюционного потенциала станут понятнее, можно будет лучше предсказывать ход эволюции (в вероятностном смысле) и, возможно, влиять на этот процесс.
Предложенная структура устанавливает чёткие рекомендации для будущих исследований и может помочь разрешить давние противоречия и дебаты в области эволюционной биологии.