Ресурс-зависимый отбор как очищающая сила, связанная с доступностью питательных веществ в среде

Исследователи из Университета Рокфеллера определили «ресурс-зависимый» отбор как очищающую селективную силу, связанную с доступностью питательных веществ в окружающей среде. В своей работе, опубликованной в журнале Science, Лиат Шенхав и Давид Зееви описывают изучение генетических факторов, влияющих на оптимизацию организмов к условиям среды.

Логично предположить, что по мере эволюции организмов в ответ на изменения среды должны происходить и изменения в их геномах. Однако остаётся неясным, как именно возникают такие геномные изменения. В новой работе исследователи изучили, как изменились геномы морских существ, чтобы позволить им выживать в двух кардинально разных средах: вблизи поверхности океана и в тёмных глубинах.

Работа включала сбор образцов морских микробов по всему миру и изучение их геномов, а также эволюционных изменений, позволивших им жить в столь разных условиях. В частности, учёные исследовали, как нехватка ресурсов влияет на эволюцию белковых последовательностей и нуклеотидов.

В открытом океане поверхность получает много солнечного света, здесь низкий уровень азота и высокий уровень органического углерода. Организмы, живущие здесь (например, водоросли), потребляют азот и производят органический углерод. Когда водоросли и другие организмы отмирают, они опускаются в тёмные глубины, где потребляются гетеротрофными бактериями. В результате на глубине уровень азота повышается, а органического углерода — снижается.

Предыдущие исследования показали сдвиг в уровнях гуанин-цитозина (GC) у морских обитателей. Те, кто живёт в зонах с низким содержанием азота, как правило, имеют более низкий уровень GC по сравнению с обитателями зон с высоким содержанием азота. Генетический анализ позволил исследователям детальнее изучить эту связь и обнаружить ассоциации между условиями среды и сдвигом в уровнях GC. Они смогли показать, что «ресурс-зависимый» отбор является селективной силой, которую можно связать с условиями окружающей среды, а именно с доступностью питательных веществ.