Сепп Кюн (Seppe Kuehn), биофизик из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейне, США, и его коллеги установили, что некоторые бактерии идут на генетический компромисс: исследуемые микробы могли создавать лишь одну из двух возможных черт и выбирали ту из них, которая лучше помогала им существовать в данных условиях. Известно, что для выживания в неблагоприятных условиях организмам часто приобретать новые черты, но, похоже, что правила эволюции ограничивают число характеристик, которые можно оптимизировать одновременно. Свои результаты ученые изложили в статье, опубликованной в электронном журнале eLife.
Аспирант Дейвид Фребел (David Fraebel) из лаборатории Кюна выращивал бактерии Escherichia coli в двух различных средах — богатой и бедной питательными веществами. Математическая модель предсказывала, что быстрее всего будут распространяться бактерии, сочетающие в себе две черты: скорость передвижения и скорость размножения. Однако микробы выбирали только одну из этих двух черт: в среде, богатой питательными веществами, побеждала скорость передвижения, а в среде, бедной ими, — скорость размножения.
Сопоставив ДНК-последовательности эволюционировавших микробов и их предков, Фребел обнаружил, что более быстрые пловцы «выбрали» одну мутацию, а быстрее размножающиеся — другую. Обе мутации одновременно не были обнаружены ни в одном организме.
Эти открытия, дают основания считать, что лучше всего приспособившиеся бактерии выбирали один из двух эволюционных путей. Подобные компромиссы могут быть одним из многих генетических инструментов, используемых организмами для выживания в неблагоприятной среде.
Этот результат может позволить создать модель для изучения того, как болезнетворные микробы приобретают устойчивость к антибиотикам. Если удастся понять правила адаптации микроорганизмов, — если таковые существуют, — это может стать шансом для большого прорыва в деле лечения болезней.
[Фотография: L. Brian Stauffer, University of Illinois]
