Смоделированные метаболические сети показывают, что экзаптаций значительно больше, чем адаптаций

Исследователи из Цюрихского университета (Швейцария) обнаружили, что преадаптивные признаки (экзаптации), по-видимому, встречаются гораздо чаще, чем адаптивные. В своей работе, опубликованной в журнале Nature, Адитья Барве и Андреас Вагнер описывают, как они создали модели метаболических сетей, чтобы показать, что экзаптации распространены шире, чем считалось.

Адаптации лежат в основе биологической эволюции. Менее известны экзаптации — признаки, которые изначально возникли для одной функции, но позже были использованы для другой. Исследователи приводят в пример перья: они появились у организмов задолго до того, как стали использоваться для полета, вероятно, как средство сохранения тепла во влажной среде. Другой пример — кристаллины в хрусталике человеческого глаза. Эти белки помогают фокусировке света, однако первоначально они выполняли другие функции, например, участвовали в синтезе различных веществ.

Чтобы выяснить, насколько часто признаки являются результатом преадаптации, исследователи создали несколько симуляций метаболических сетей, каждая из которых начинала с одного источника углерода. Добавляя другие факторы среды (кислород, аммоний, фосфаты и т.д.), они построили модели, способные синтезировать 50 различных видов биомассы на основе разных источников углерода.

Последующие испытания показали, что все эти сети, будучи запрограммированными на синтез только одного типа биомассы, могли производить и другие её виды. Это демонстрирует примеры экзаптации. По словам учёных, это показывает, что экзаптации происходят гораздо чаще, чем считалось, и, вероятно, они более распространены, чем простые адаптивные признаки.

Исследователи полагают, что их результаты указывают на то, что во многих случаях может быть невозможно отличить адаптацию от экзаптации, изучая признаки современных организмов. Это означает, что учёным, возможно, придётся пересмотреть эволюционный процесс, поскольку естественный отбор может играть несколько иную роль, чем предполагалось ранее.