Прямые доказательства эволюции находятся везде вокруг нас и в нас самих. Это странные конструктивные решения, такие как расположение блуждающего нерва в нашем организме, общие особенности строения животных, палеонтологическая летопись, известная уже очень неплохо. В общем-то есть удивительные данные об изменениях в популяциях разных животных, изолированных друг от друга, которые можно наблюдать в течение десятков лет, то есть на протяжении человеческой жизни. Однако сторонникам теории создания этого мало. Они требуют показать, как лягушка превращается в ящерицу, ящерица в обезьяну и так далее. Нет, дорогие друзья, для этой демонстрации потребуются миллионы лет, хотя и здесь можно показать хотя бы начальные этапы эволюционных изменений, как мы продемонстрировали в нашей статье о рыбе, готовой к завоеванию суши.
В данной статье речь пойдет об удивительном эксперименте на бактериях. Именно на этом материале можно добиться достаточного количества последовательно сменяемых поколений, чтобы произошли какие-то значимые мутации, приводящие к совершенно новым свойствам живых организмов.
Эксперимент Ленски
В далеком уже 1988 году в голову профессора Ричарда Ленски пришла в голову идея организовать опыт с оставшимися от работы по другому проекту бактериями E. coli, всем известной кишечной палочки. Бактерии были разделены на 12 пробирок с раствором глюкозы, которым они, собственно, и питались. Каждый день лаборант готовил 12 новых стерильных пробирок с глюкозой, пересаживал определенный объем бактерий из старых обиталищ в новые и каждый день бактерии бурно размножались в растворе до его истощения (после этого рост количества бактерий прекращался - как говориться, "выходил на плато"). Утром все повторялось. Каждое 500-е поколение маркировалось и аккуратно пряталось в морозильник - создавалась полноценная замороженная палеонтологическая летопись. По ходу эксперимента секвенировался геном каждого 5000-ого поколения каждой линии бактерий.
Представьте себе, что люди вдруг получили бы возможность питаться резиной и пластиком. Именно такого рода эволюционный скачок продемонстрировали бактерии Ленски.
Вот этим занудством Ленски и его команда тайком от начальства (шутка, хотя...) в свободное от работы время баловались тридцать лет и три года - это более 60 тысяч поколений E. coli!
И вот однажды ранним утром (поколение бактерий 33500) было замечено, что одна из пробирок изменила цвет. Что же случилось? А случилось значительное эволюционное изменение.
Скорость мутаций в бактериальных культурах составляет около 1000 замен пар нуклеотидов в день. В геноме E. coli всего несколько миллионов пар нуклеотидов, то есть за 20-30 лет в среднем каждая из пар должна была мутировать. Большинство мутаций безвредны, впрочем, как и бесполезны, другие вредны и приводят к отставанию организма, то есть не поддерживаются естественным отбором. Изредка случаются мутации полезные.
У экспериментальных бактерий произошли мутации одновременно в двух генах, что позволило им расширить пищевые возможности - помимо глюкозы, бактерии из помутневшей пробирки смогли усваивать цитрат натрия, также содержащийся в стандартном питательном растворе. Стандартные E. coli переварить его не могут. Почему это круто? Представьте себе, что люди вдруг получили бы возможность питаться резиной и пластиком (неплохо было бы для экологической обстановки на планете). Именно такого рода эволюционный скачок продемонстрировали бактерии Ленски. Причем особенности происходившего процесса можно отследить по замороженным образцам. А там все интересно - прогрессивные бактерии далеко не сразу "победили" своих реакционных товарок. Относительное число их на протяжении ряда поколений возрастало и снижалось.
Это лишь самый яркий результат многолетнего эксперимента. Есть и другие. Например, в некоторых линиях возникли разные виды бактерий, не смешивающиеся друг с другом, но имеющие свои особенности биохимии. А в некоторых линиях произошли изменения генома, повысившие мутагенность, то есть скорость эволюции.
