Главная идея эволюции фокусируется на наследовании между родителем и потомством, или вертикальном переносе генов.
Однако сейчас учёные обращают всё большее внимание на горизонтальный перенос генов — передачу генетического материала организму, не являющемуся потомком. Это может дать нам больше информации об эволюции ряда других организмов, например, бактерий, а также лучше понять явление антибиотикорезистентности.
В первом в мире исследовании учёный из Университета Монаша открыл, что горизонтальный перенос генов может нарушать правила эволюции.
Открытие описано в исследовании, опубликованном сегодня в журнале PNAS и проведённом под руководством доктора Майка Макдональда из Научного совета Австралии и кандидата наук Лауры Вудс. Они оба относятся к Школе биологических наук на базе Университета Монаша.
Доктор Макдональд со своей командой исследователей провели эволюционный эксперимент, чтобы изучить, как гены, вызывающие устойчивость к антибиотикам, распространяются в окружающей среде.
Учёные тестировали антибиотикочувствительные бактерии в земле без антибиотиков. Однако они позволили данным бактериям получать гены путём горизонтального переноса от других антибиотикорезистентных бактерий.
«Мы использовали секвенирование всего генома, чтобы проверить, распространяются ли гены устойчивости к антибиотикам в популяциях без отбора, — сказал доктор Макдональд. — Далее мы атаковали получившиеся популяции большими дозами антибиотиков. Мы обнаружили, что популяции, получавшие гены путём горизонтальной передачи, могли выдержать любые атаки, а контрольные популяции без горизонтального переноса генов не выжили».
Исследователи обнаружили, что гены устойчивости к антибиотикам могут распространяться в популяциях, которые не сталкивались с антибиотиками, а также то, что эти гены подготовили микроорганизмы к возможной встрече с антибиотиками.
«Это может объяснить, почему антибиотикорезистентность в больницах так быстро разрастается, — сказал Макдональд. — Это также может объяснить, почему пациенты до сих пор имеют резистентные к антибиотикам бактерии спустя долгое время после лечения с использованием антибиотиков и почему бактерии быстро приобретают резистентность, если они не сталкивались с антибиотиками ранее».
Макдональд заявил, что это исследование было важно и тем, что оно показывает, как горизонтальный перенос генов может обманывать эволюцию.
До этого считалось, что единственные гены, которые могут распространяться в популяции, — это те, которые приносят пользу прямо сейчас (в среде, в которой организм находится на данный момент).
Это происходит, потому что естественный отбор должен вытеснить из популяции неприспособленные и вредные гены.
«Однако наша работа показывает, что, если горизонтальный перенос генов может передавать достаточное количество генов в популяцию, то он может оказывать противодействие эволюции и позволять генам, которые не дают преимуществ, распространяться», — заключил Макдональд.
