Наследственность, изменчивость и естественный отбор признаны основными факторами, которые движут эволюцией живых существ на Земле. Передача генов, их мутации и приспособление организмов к окружающей среде создают известное нам многообразие жизненных форм в природе.
Поэтому организмы, сохранившиеся неизменными на протяжении сотен тысяч лет, вызывают самый живой интерес у учёных. Если эволюция этих существ остановилась, что же получается, их ДНК идеальна? В ней нет недостатков, от которых можно избавиться в ходе эволюции?
Каждое новое открытие таких живых ископаемых даёт учёным уникальный шанс подобраться поближе к этой загадке эволюции.
Именно поэтому исследователи из Лаборатории океанологии имени Бигелоу были так шокированы, обнаружив, что группа микроорганизмов, которую они изучали уже несколько лет, поставила свою эволюцию "на паузу" миллионы лет назад.
"Это открытие доказывает, что нам нужно с осторожностью подходить к заявлениям о скорости эволюции и о том, как мы понимаем дерево жизни. Вероятно, эволюция некоторых организмов несётся на всех парах, в то время как у других она еле ползёт, что затрудняет применение метода молекулярных часов" – отметил ведущий автор работы Эрик Бекрафт (Eric Becraft) из Университета Северной Алабамы.
Бактерии вида Candidatus Desulforudis audaxviator были впервые найдены в золотых рудниках Южной Африки в 2008 году исследовательской группой, которую возглавлял один из соавторов работы Таллис Онстотт (Tullis Onstott) из Принстонского университета.
Отрезанные от солнечного света, изолированные от других организмов, эти бактерии-экстремофилы живут в заполненных водой пустотах в горной породе. Обнаруженные на глубине трёх километров под землёй бактерии питаются благодаря химическим реакциям, сопровождающим радиоактивный распад веществ в составе минералов.
В стремлении понять, как эволюционировал столь уникальный организм, учёные начали поиски подобных бактерий в других местах земного шара. D. audaxviator в итоге были обнаружены в Сибири и в Калифорнии, а также в других рудниках в Южной Африке.
Химический состав среды, в которой обитали бактерии, отличался во всех этих местах. Для исследователей это означало прекрасную возможность найти различия, которые произошли в геноме Candidatus D. audaxviator за миллионы лет раздельной эволюции.
Учёные подробно исследовали геномы 126 микробов, найденных на трёх континентах. Но к их огромному удивлению, все они оказались практически идентичны.
Ошарашенные исследователи убедились в том, что эти бактерии не способны путешествовать на большие расстояния и вообще прожить долгое время на поверхности земли в контакте с кислородом. Учёные также исключили возможность кросс-контаминации (перекрёстного загрязнения) изучаемых образцов.
"Лучшее объяснение, которое у нас есть на этот момент – это что эти бактерии не менялись ещё с тех пор, […] как раздробился на части суперконтинент Пангея около 175 миллионов лет назад. Выходит, что они являются живыми ископаемыми тех времён.
Звучит довольно безумно, к тому же это идёт против всех существующих представлений об эволюции микроорганизмов", – рассуждает соавтор работы Рамунас Степанаускас (Ramunas Stepanauskas) из Лаборатории имени Бигелоу.
Многие хорошо изученные бактерии наподобие E. coli могут эволюционировать в течение нескольких лет в ответ на изменившиеся условия среды, к примеру, из-за контакта с убивающими их антибиотиками. На этом фоне факт "замирания" эволюционных процессов в других бактериях выглядит действительно поразительным.
Учёные предполагают, что "заморозка" эволюции Candidatus D. audaxviator означает, что у этих бактерий есть некая мощная защита от мутаций, которая буквально заблокировала их генетический код.
Если предположение исследователей подтвердится, эту особенность можно будет использовать в генной терапии и генетической инженерии.
Дело в том, что в биотехнологических решениях широко используются ферменты микроорганизмов, включая ДНК-полимеразу, которая создаёт копии молекул ДНК. И на рынке существует большой спрос на ДНК-полимеразу "высокой точности", то есть такую, которая делает почти неотличимые от оригинала копии.
Выходит, что учёные обнаружили бактерии, не только переворачивающие представление о генетике микроорганизмов, но ещё и потенциально полезные с практической точки зрения.
Исследование было опубликовано в научном издании ISME Journal.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
