На каком маленьком холсте может работать эволюция? Ученые экспериментировали с синтетической формой жизни, разработанной с максимально простым геномом, и обнаружили, что при наличии шанса она может восстановить утраченную приспособленность, показывая, что действительно «жизнь находит способ».
Простой или сложный, если вы поместите организм в окружающую среду, эволюция начнет работать над его улучшением. Но есть ли для этого нижний предел? Если форма жизни имеет геном, состоящий только из основных генов, оставляет ли эволюция достаточно места для экспериментов? Или слишком рискованно, что любое незначительное изменение может убить организм? Исследователи из Университета Индианы в Блумингтоне хотели это выяснить.
Для этого они обратились к синтетической форме жизни с самым простым геномом среди всех известных организмов. Первоначально он был получен из природного микроба, известного как Mycoplasma mycoides, у которого уже был очень маленький геном, состоящий всего из 901 гена. В 2016 году исследователи сократили его до самого необходимого, содержа менее 500 генов — для сравнения, Геном E. coli содержит более 4000 генов. Совсем недавно другие ученые экспериментировали с возвращением некоторых генов, чтобы позволить синтетическим клеткам делиться или перемещаться.
Для нового исследования исследователи использовали версию под названием JCVI-syn3B, которая содержала всего 493 гена. . Они выращивали культуры формы жизни в лаборатории в течение 300 дней, что достаточно для того, чтобы прошло около 2000 поколений. В человеческом исчислении это эквивалентно примерно 40 000 лет.
«Каждый отдельный ген в его геноме важен», — сказал Джей Леннон, ведущий автор исследования. «Можно предположить, что для мутаций, которые могли бы ограничить его потенциал для развития, нет места для маневра».
По прошествии 300 дней исследователи проверили, насколько хорошо штамм эволюционировал, поместив его в новую камеру вместе с версией синтетического организма, не прошедшего фазу эволюции, а также с естественным M. микоидыбактерия. Затем три штамма соревновались в классическом соревновании «выживает сильнейший».
Неудивительно, что естественная версия бактерии с ее относительно сложным геномом показала лучшие результаты. Но что интересно, эволюционировавшая форма JCVI-syn3B показала себя намного лучше, чем неэволюционировавшая форма, восстановив почти всю приспособленность, которая изначально была удалена из ее генома.
При ближайшем рассмотрении команда обнаружила, что гены участвующие в построении внешней поверхности клетки, эволюционировали больше всего. Однако функция других, которые радикально изменились, остается неизвестной.
Ученые говорят, что это исследование подчеркивает приспособляемость жизни и может помочь в исследованиях по лечению патогенов, инженерии микробов для конкретных целей и происхождению. самой жизни.
«Кажется, в жизни есть что-то действительно крепкое», — сказал Леннон. «Мы можем упростить его до самого необходимого, но это не мешает эволюции работать».
Исследование опубликовано в журнале Nature. р>
