Исследование бросает вызов традиционному эволюционному подходу: одного сценария недостаточно

Учёные из Университета Вермонта с помощью компьютерной модели изучили, как изменчивость среды влияет на эволюцию. Их работа, опубликованная 15 декабря в Proceedings of the National Academy of Sciences, показала, что результаты могут кардинально различаться.

Ключевой вопрос

Исследователи задались вопросом: помогают ли изменения в окружающей среде популяциям стать более подготовленными к будущим вызовам или, наоборот, мешают достичь высокой приспособленности, вынуждая постоянно переадаптироваться?

Методология

Вместо изучения одной популяции в конкретной среде команда создала 105 различных изменчивых сред, имитирующих природные циклы (например, жара-холод, засуха-дожди). Они отследили тысячи поколений цифровых организмов в этих условиях, что позволило получить «вид с высоты птичьего полёта» — нечто невозможное в лабораторных условиях.

Неожиданные результаты

  • Результаты варьировались: В одних случаях изменчивая среда помогала популяциям найти более высокие «пики приспособленности», в других — препятствовала.
  • Важен тип изменчивости: Например, температурные колебания могут способствовать адаптации, а чередование засухи и дождей — мешать, заставляя популяцию «перезапускать» эволюцию.
  • История и стартовая точка решают: История популяции определяет, как высоко она может «забраться» и насколько сложен её путь. Одна популяция не может представлять весь вид.

Значение для биологии и не только

  • Изменение климата и устойчивость к антибиотикам: Исследование подчёркивает, что прогнозирование адаптации видов требует учёта множества сценариев, а не изучения одного типа изменчивой среды.
  • Искусственный интеллект: Проблема непрерывного обучения ИИ без забывания старых задач зеркально отражает эволюцию в изменчивой среде. Работа показывает важность тестирования в множественных, разнообразных, но сопоставимых средах для оценки способности к эволюции (evolvability) или обучению.

Вывод: Выбор типа изменчивой среды может сильно влиять на эволюционный исход, что ставит под сомнение универсальность выводов, сделанных на основе изучения единственного сценария.