Как вид сохраняет актуальность, меняя свой мир

Новое исследование, опубликованное в PLOS ONE, показывает оптимальную скорость переключения между формами вида по мере того, как он делает свою среду обитания менее пригодной для жизни.

"Если вы бактерия в колбе, то просто в процессе роста и деления вы меняете среду на такую, которая вам больше не благоприятствует", — объясняет Эрик Либби, специалист по математической микробной эволюции. "У вас тогда два варианта. Первый — вымереть. Второй — произвести мутанта, приспособленного к новой среде".

Чтобы понять, как вид приспосабливается к условиям, которые сам создаёт, исследователи изучили бактерию Pseudomonas fluorescens. У неё две формы:

• Гладкий тип процветает в бульоне, но, делая это, расходует кислород.
• Морщинистый тип (возникает из-за единичной мутации) производит клей, который склеивает потомство вместе.

Образующийся бактериальный мат поднимается к поверхности — единственному месту, где есть кислород в колбе, "задушенной" гладким типом. В свою очередь, по мере роста мата и обеспечения стабильного доступа к кислороду, морщинистые типы случайным образом производят гладкие типы. В конце концов мат разрушается, позволяя кислороду снова проникнуть в бульон.

На основе этого простого жизненного цикла исследователи провели симуляции, чтобы увидеть, при каких скоростях переключения вид процветает. Результаты их удивили.

"Лучшая стратегия — производить тот тип, который не подходит для текущей среды, примерно в 10% случаев", — говорит Либби.

Эта скорость не зависит от факторов окружающей среды и оказалась на три порядка выше, чем ожидали исследователи. Кроме того, сохранение части особей обоих типов после смены среды также привело к неожиданному результату: один организм будет процветать, почти уничтожая другой, а затем внезапно коллапсирует и погибает.

Эти находки предполагают, что простая взаимосвязь между организмами и средой может быть возможным путём для эволюции программ развития из случайных мутационных изменений.