Как птицы обрели крылья? Бактерии могут дать подсказку

Эволюция новых признаков — таких как крылья, цветы или конечности — играет ключевую роль в освоении новых экологических ниш. Однако генетические механизмы этих инноваций остаются предметом дискуссий.

Новое исследование международной команды эволюционных биологов под руководством Оксфордского университета показало, что дупликация (удвоение) генов может служить «шаблоном» для развития новых признаков.

Ключевые выводы:

• Учёные использовали бактерию Pseudomonas aeruginosa в качестве модельной системы.
• 380 популяций бактерий эволюционировали в течение 30 дней, осваивая новые источники пищи (способность разлагать новые сахара).
• Секвенирование геномов показало, что новые метаболические признаки чаще всего возникали в результате мутаций в уже существующих дуплицированных генах.
• Генетическая избыточность, создаваемая дупликацией, позволяет эволюционировать новым функциям, не нарушая старых.

Значение исследования:

• Работа предоставляет важные эмпирические доказательства теории 1970-х годов о ключевой роли дупликации генов в эволюционных инновациях.
• У высших организмов (растения, животные) дуплицированные гены возникают спонтанно, а у бактерий — часто путём горизонтального переноса генов.
• Результаты могут помочь в прогнозировании способности патогенных бактерий эволюционировать, развивая такие клинически важные признаки, как вирулентность и устойчивость к антибиотикам.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Genetics.