Одиночная мутация гена может распространиться по бактериальной популяции, открывая дверь для концепции «вида»

Бактерии — самые многочисленные организмы на планете. Они процветают почти в любой среде, адаптируясь к разным условиям с помощью генетических вариаций. Как именно полезная мутация распространяется от одной бактерии на всю популяцию, оставалось открытым вопросом: передаётся ли только ген с мутацией или же клонируется весь геном особи-носителя?

Исследователи из MIT (Science, 6 апреля) представили доказательства, что выгодные мутации могут самостоятельно распространяться («проноситься») через популяции. После такого «генного замещения» рекомбинация между разными популяциями становится реже, создавая картину генетического разнообразия, похожую на клональную популяцию.

Это показывает, что процесс эволюции у бактерий очень похож на таковой у половых эукариот и предполагает унифицированный механизм эволюции для двух основных форм жизни — прокариот и эукариот.

Результаты также затрагивают вопрос о применимости термина «вид» к бактериям. Если все особи в популяции — клоны общего предка, концепция вида не работает. Но если случайный обмен генами между особями приводит к новой, экологически специализированной популяции, использование термина может быть оправдано.

«Мы обнаружили, что дифференциация между популяциями была ограничена несколькими небольшими участками в геноме», — говорит Эрик Алм, соавтор исследования.

Работа выполнена на основе 20 полных геномов бактерии Vibrio cyclitrophicus, недавно разделившейся на две экологические популяции, адаптированные к разным микросредам в морской воде. Исследование показало, что две популяции часто смешивались генетической рекомбинацией, оставаясь генетически отличными лишь в горстке экологически адаптивных генов, с тенденцией к увеличению обмена генами внутри, а не между, местообитаниями.