Биологи продемонстрировали непредсказуемость и необратимость эволюции

Биологи из США доказали, что на молекулярном уровне эволюция носит непредсказуемый и необратимый характер. Моделируя эволюцию белка, они показали, что новые мутации зависят от предыдущих, а со временем вернуться назад и убрать накопленные мутации (без вреда для белка) становится все сложнее. Результаты исследования представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Джошуа Плоткин (Joshua B. Plotkin) и его коллеги из Университета штата Пенсильвания работали с самым простым проявлением эволюции: отсекающим отбором, который благоприятствует мутациям, оказывающим лишь незначительное воздействие на жизнь организма в неизменной среде — в отличие от позитивного отбора, поощряющего мутации, которые укрепляют организм в новых условиях.

Ученые взяли белок argT, обладающий простейшей структурой, и начали моделировать десять миллионов лет эволюции. Биологи вводили в argT случайные мутации, отказываясь только от тех, что существенно влияют на устойчивость белка. Также они смотрели, принял бы белок позднейшую мутацию, не получив одну из первых в списке.

Оказалось, что мутации в большой степени зависят друг от друга: многие поздние сдвиги разрушили бы белок, если бы их эффект не смягчали предшествующие. Кроме того, оказалось невозможным отключить ранние мутации, не подвергнув белок риску распада. «Если вы попытаетесь вернуться назад и после серии изменений отключите одну из первых, структура белка начнет рушиться», — поясняет Плоткин.

Зависимость одних мутаций от других, а также их укоренение в структуре белка говорит о том, что ход эволюции крайне сложно предсказать, и невозможно развернуть назад. «Мутации, которые приходят первыми, определяют границы допустимого для последующих. История на самом деле направляет эволюцию по определенному пути. Если отмотать назад пленку жизни — пользуясь знаменитой метафорой Гулда — то она окажется совсем другой», — резюмирует Плоткин.