В природе максимально широко распространены бактерии, которые для размножения проникают в клетки животных. Некоторые из этих бактерий являются патогенами для человека. Группа микробиологов изучила механизмы адаптации одного из видов этих бактерий к клетке-хозяину, наблюдая их эволюцию на протяжении 14-ти месяцев, за которые развилось более 500 поколений, что соответствует периоду около 15 000 лет в человеческом масштабе времени.
Объектом исследования стала так называемая Парахламидия (Parachlamydia). Эти бактерии живут в одноклеточных организмах за счёт питательных веществ клетки-хозяина и не являются патогенными для человека. Суть эксперимента, состоящего из двух частей, заключалась в том, чтобы проверить теоретические предсказания о развитии инфекционности у бактерий с точки зрения естественного отбора. В первой части эксперимента заражённые парахламидиями клетки постоянно подвергались воздействию, в результате которого погибали, из-за чего бактериям приходилось заражать другие клетки. Во второй части заражённые клетки не трогали и бактерии в них могли спокойно размножаться.
Эксперимент показал, что, когда клетки могли спокойно делиться без негативного воздействия извне, бактерии, размножаясь и переходя в дочерние клетки, не меняли своих патогенных свойств. Бактерии, которым приходилось перемещаться из одной клетки-хозяина в другую, становились более заразными от раза к разу. Исследователи сравнили геномы бактерий, полученных в обоих случаях, спустя 500 поколений. Они обнаружили, что гены этих двух групп бактерий существенно различались на 1161 участке. Но различия в геноме совершенно ничего не говорили о том, почему во второй группе увеличивалась инфекционность. Лишь последующий анализ экспрессии генов показал, что из бактерий, вынужденных перемещаться между клетками-хозяевами, выжили и дали дальнейшее потомство те, у которых изменялась экспрессия именно тех генов, которые имели решающее значение для механизма увеличения инфекционности и для некоторых метаболических путей, которые важны для выживания вне клеток-хозяев. То есть в очередной раз наглядно показано, что в процессе эволюции в ответ на внешние раздражители запускаются все возможные изменения, а уже путём естественного отбора «отсеиваются» неэффективные в данных условиях.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
