В ходе нашумевшего долгосрочного эволюционного эксперимента на бактериях E. coli в одной из 12 подопытных популяций после 33 000 поколений (15 лет) появился новый полезный признак – способность питаться цитратом в аэробных условиях. Это событие первоначально было воспринято как эволюционное новшество, появившееся в результате действия случайных мутаций и отбора – фактический первый этап видообразования согласно синтетической теории эволюции (СТЭ). Однако тщательная проверка этого события принесла разочарование сторонникам дарвинизма. Никакого эволюционного события не произошло. Именно этому посвящена статья в Journal of Bacteriology.
Чтобы увидеть, как происходит эволюция в реальности, в 1988 г. учёными был поставлен грандиозный эксперимент над бактериями. Ход эксперимента состоит в следующем: 12 подопытных популяций кишечной палочки (E. coli) были помещены в жидкую среду, где единственной пищей является глюкоза. С интервалом в сутки из каждой популяции часть клеток пересаживали в новую колбу с питательной средой. Там бактерии быстро размножаются, пока не исчерпают запасы глюкозы. Таким образом, в течение каждого суточного цикла начальный период изобилия, когда численность популяции быстро растёт (численность оценивают по мутности среды), сменяется периодом голода, когда бактерии перестают размножаться, и их численность стабилизируется.
По прошествии 33 000 поколений в одной из 12 популяций (её условное обозначение – Ara-3) произошло нечто странное. Её численность продолжала расти и после того, как вся глюкоза в колбе была съедена. К концу суточного цикла численность популяции Ara-3 оказывалась намного выше, чем у остальных популяций. Очевидно, микробы научились использовать в пищу какое-то вещество, входящее в состав среды, но несъедобное для обычных кишечных палочек.
Вскоре выяснилось, что бактерии из популяции Ara-3 приобрели способность питаться цитратом (лимонной кислотой). Цитрат добавляется в среду в качестве вспомогательного вещества (хелатирующего агента). Нормальные бактерии E. coli способны усваивать цитрат, но только в анаэробных (бескислородных) условиях. Неспособность питаться цитратом в присутствии кислорода – один из ключевых признаков этого вида бактерий, поэтому данное событие было интерпретировано как эволюционное новшество: первый шаг на пути к видообразованию. Но, как оказалось, учёные поторопились с выводами.
Авторы статьи, опубликованной в Journal of Bacteriology, показали, почему произошедшее с бактериями не является событием видообразования. Используя аналогичные среды, были выделены 46 независимых мутантов, использующих цитрат в аэробных условиях, всего за 12–100 поколений (уже только этот факт опровергает гипотезу случайных мутаций). Секвенирование геномной ДНК выявило усиление рестрикции локусов citT и dctA и ДНК для захвата промотора для экспрессии CitT аэробно. То есть произошли адаптационные изменения в регуляции существующих генов. Никакая новая генетическая информация (новая функция гена) не развилась. А потому, полагают авторы, ни о каком эволюционном событии видообразования не может быть и речи.
Dustin J. Van Hofwegen, Carolyn J. Hovde, Scott A. Minnich Rapid Evolution of Citrate Utilization by Escherichia coli by Direct Selection Requires citT and dctA // Journal of Bacteriology 2016. Vol. 198 (7) Р. 1022–1034. URL: https://doi.org/10.1128/jb.00831-15
Читать статью: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4800869/