Американские ученые из Мичиганского университета обнаружили, что сам процесс эволюции обладает способностью к видоизменениям в зависимости от условий среды. Другими словами, эволюция может эволюционировать. Исследование опубликовано в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Команда использовала компьютерные симуляции, чтобы изучить, как виртуальные “организмы” адаптируются к изменяющимся условиям. В моделировании популяции имели доступ к двум компонентам — полезному и токсичному. В некоторых сценариях эти компоненты меняли свои свойства с разной скоростью, что требовало от популяций быстрой адаптации.
Исследователи нашли два ключевых механизма, которые позволяют эволюции “эволюционировать”.
Первым оказалось изменение скорости мутаций. В условиях, где среда меняется со средней скоростью, популяции увеличивают частоту мутаций, чтобы быстрее адаптироваться к новым условиям. Однако в стабильной среде или при слишком быстрых изменениях частота мутаций снижается, чтобы минимизировать риски негативных последствий.
Также ученые выявили закономерность, названную настройкой мутационного ландшафта. Согласно ей, популяции, которые сталкиваются с чередованием знакомых и новых условий, со временем находят комбинации мутаций, позволяющие легче переключаться между противоположными признаками. Это увеличивает их способность к адаптации.
Исследование показало, что увеличение эволюционной способности происходит, если изменения среды происходят с интервалом примерно в 30 поколений. При этом, однажды развившись, эта способность сохраняется даже после дальнейших мутаций. Это может объяснять, как жизнь на Земле становилась все более сложной в процессе эволюции.
Хотя симуляции лучше всего имитируют одноклеточные бесполые организмы, ученые полагают, что подобные принципы могут работать и для более сложных форм жизни. Например, исследования бактерий уже демонстрируют примеры эволюционируемости.
Ранее ученые раскрыли тайны эволюции мозга за 320 млн лет.