Когда дело доходит до развития иногда существует только один правильный способ сделать вещи. Биологи обнаружили, что, когда вызвано для адаптации к более горячим и более горячим условиям в лаборатории теплолюбивые бактерии развивают те же стратегии выживания снова и снова. Результаты указывают, что генетические изменения, позволяющие организмам справляться с экологическими проблемами, не так случайны, как исследователи думали.
В большинстве организмов развитие продолжается слишком медленно, чтобы наблюдаться непосредственно. Но микроорганизмы, с временами поколения, измеренными в минутах, адаптируются в течение дней.
Придумывая способ сконцентрироваться всего на одном гене, Юзифе Шэму, структурный биолог в Университете Райса в Хьюстоне, Техас, надеялся прибить генетические изменения и изменения протеина, лежащие в основе эволюционных трансгрессий.Shamoo и его коллеги изменили геном теплолюбивого Geobacillus stearothermophilus путем замены ключевым геном энергетического обмена с тем же геном от близкого родственника, процветающего в более низких температурах (55 градусов по Цельсию по сравнению с максимум 73 градусами по Цельсию). Исследователи вырастили измененный G. stearothermophilus в большом чане, вместе с бесконечной поставкой лелеяния СМИ, повысив температуру 0,5 градуса в день в течение месяца. В течение эксперимента исследователи отслеживали то, как измененный ген и определил мутации, лежащие в основе развития новых напряжений.
Они также измерились, как хорошо каждое напряжение делало относительно остальных.Определенная мутация позволила одному напряжению принимать чан сразу же. Но в 62 градусах по Цельсию, это исчезло, выставленное пятью происходящими напряжениями – каждый с уникальной мутацией в том гене. Эти напряжения, которые толкают для контроля как температура, продолжали повышаться, но на 70 градусов по Цельсию, только один остался, Shamoo и его коллеги сообщают в текущей проблеме Молекулярной Клетки.
Дальнейшие эксперименты показали, что каждая мутация произвела более стабильную версию протеина энергетического обмена с победителем, делающим самого стабильного.Исследователи повторили эксперименты, ожидая, что они могли бы видеть различный набор мутаций на втором движении – вокруг.
Вместо этого они наблюдали ту же серию мутаций – и то же напряжение победы.Другие исследователи показали, что развитие вирусов имеет тенденцию входить в этот вид колеи, но этот результат «находится в контексте намного большего, бактериального генома», говорит Вон Купер, эволюционный микробиолог в университете Нью-Гэмпшира, Дарема.
И, говорит Гарвард эволюционного биолога Кристофера Маркса, переключающий ген подход может иметь широкое применение. «Они смогли найти новые протеины, функционировавшие в способе, которым они предскажут. Это – потенциально авеню, которую стоит преследовать для развития протеина».