Ученые раскрыли движущую силу эволюции

Ученые из Ливерпульского университета впервые получили экспериментальные доказательства того, что эволюция в наибольшей степени движется взаимодействием между видами, а не адаптацией к окружающей среде.

Команда наблюдала за вирусами, которые эволюционировали в течение сотен поколений, чтобы заражать бактерии. Они обнаружили, что когда бактерии могли развивать защитные механизмы, вирусы эволюционировали быстрее и порождали большее разнообразие по сравнению с ситуациями, когда бактерии не могли адаптироваться к вирусной инфекции.

Исследование впервые показывает, что американский эволюционный биолог Ли Ван Вален был прав в своей «Гипотезе Красной Королевы». Теория, впервые выдвинутая в 1970-х годах, была названа в честь отрывка из книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье», в котором Красная Королева говорит Алисе: «Чтобы остаться на месте, нужно бежать изо всех сил». Это предполагало, что виды находятся в постоянной гонке за выживание и должны продолжать развивать новые способы защиты с течением времени.

Доктор Стив Патерсон объясняет: «Исторически считалось, что большая часть эволюции движется необходимостью адаптироваться к окружающей среде или среде обитания. Гипотеза Красной Королевы оспорила это, указав, что на самом деле большая часть естественного отбора возникает из коэволюционных взаимодействий с другими видами, а не из взаимодействий с окружающей средой. Это предполагало, что эволюционные изменения создаются адаптациями видов, находящихся в постоянной борьбе, по принципу «ты — мне, я — тебе»».

Доктор Майкл Брокхерст сказал: «Мы использовали быстро эволюционирующие вирусы, чтобы наблюдать сотни поколений эволюции. Мы обнаружили, что на каждую вирусную стратегию атаки бактерии адаптировались, чтобы защитить себя, что вызывало бесконечный цикл коэволюционных изменений. Мы сравнили это с эволюцией против фиксированной цели, отключив способность бактерий адаптироваться к вирусу. Эти эксперименты показали нам, что коэволюционные взаимодействия между видами приводят к более генетически разнообразным популяциям по сравнению со случаями, когда хозяин не мог адаптироваться к паразиту. Вирус также смог эволюционировать в два раза быстрее, когда бактериям позволяли эволюционировать вместе с ним».

Команда использовала технологии высокопроизводительного секвенирования ДНК в Центре геномных исследований для секвенирования тысяч вирусных геномов. Следующий этап исследования — понять, чем отличается коэволюция, когда взаимодействующие виды помогают, а не вредят друг другу.

Исследование опубликовано в журнале Nature.