В микробных популяциях обнаружен баланс противоположных геномных сил
Исследователи из Университета Иллинойса под руководством профессора Сергея Маслова изучили динамику геномного разнообразия бактерий. Работа, опубликованная в журнале Genetics, моделирует влияние различных факторов на эволюцию геномной последовательности.
Ключевой вопрос исследования: какие силы — мутации, увеличивающие разнообразие, или рекомбинация, выступающая в роли "гравитационной силы", сближающей геномы — определяют формирование и поддержание целостности бактериальных видов.
Модель и выводы: Учёные разработали вычислительную модель, учитывающую существующий уровень геномного разнообразия, скорость случайных мутаций и способность к рекомбинации. Модель показала, что баланс этих факторов создаёт два чётких режима:
- Метастабильность: при достаточно частой рекомбинации вид остаётся когерентным (целостным) на протяжении многих поколений.
- Дивергенция: в больших популяциях, где скорость мутаций перевешивает гомогенизирующий эффект рекомбинации, происходит быстрое расхождение и образование подвидов.
Ключевые параметры: частота рекомбинации внутри вида и общий размер популяции.
Долгосрочная перспектива: Маслов подчёркивает, что на достаточно длинной временной шкале видообразование неизбежно. Как только генетическое расстояние между группами превышает определённый порог, они теряют способность к рекомбинации, что приводит к образованию нового вида.
Значение работы: Исследование проясняет фундаментальные черты бактериального видообразования и в перспективе может помочь в отслеживании и предотвращении развития лекарственной устойчивости или вирулентности у патогенов.