Karol Darwin był brytyjskim przyrodnikiem, który zaproponował teorię ewolucji biologicznej poprzez dobór naturalny. W związki z tym, że w przyrodzie zasoby są ograniczone, organizmy o cechach dziedzicznych sprzyjających przetrwaniu i reprodukcji będą miały tendencję do pozostawienia większej liczby potomstwa niż ich gorzej “przystosowani” rówieśnicy. Dobór naturalny sprawia, że populacje coraz lepiej dopasowują się do środowiska, w którym żyją.
Czytaj też: Lis, a nie zięby. To właśnie to stworzenie zainspirowało Karola Darwina
Badanie przeprowadzone przez uczonych z University of Nottingham podważa ugruntowane przekonanie o nieprzewidywalności ewolucji. Jak wynika z ustaleń brytyjskich uczonych, na ewolucyjną trajektorię genomu wpływa jego przeszłość, a nie przypadkowe zmiany. Szczegóły opisano w PNAS.
Prof. James McInerney z University of Nottingham mówi:
Konsekwencje tych badań są wręcz rewolucyjne. Pokazując, że ewolucja nie jest tak przypadkowa, jak kiedyś sądzono, otworzyliśmy drzwi do szeregu możliwości w biologii syntetycznej, medycynie i naukach o środowisku.
Ewolucja nie jest przypadkowa, choć wielu jej mechanizmów nie rozumiemy
Aby odpowiedzieć na kluczowe pytanie: czy ścieżkę ewolucji da się przewidzieć, naukowcy przeprowadzili analizę pangenomu, czyli pełnego zestawu genów w obrębie danego gatunku. Korzystając z metody uczenia maszynowego znanej jako Las Losowy (Random Forest) oraz zbioru danych obejmującego 2500 kompletnych genomów jednego gatunku bakterii, przeprowadzono symulacje procesu ewolucji. Badania ujawniły “niewidzialny ekosystem” genów, które współpracują lub konkurują ze sobą. To właśnie one decydują o sukcesie lub porażce ewolucyjnej, a szerszym kontekście – także przetrwaniu.
Czytaj też: Geny i języki muszą być powiązane? Nowe analizy podważają teorie Darwina
Dr Maria Rosa Domingo-Sananes z Nottingham Trent University dodaje:
Odkryliśmy, że niektóre rodziny genów nigdy nie pojawiały się w genomie, gdy istniała już tam konkretna inna rodzina genów, a w innych przypadkach niektóre geny były w dużym stopniu zależne od obecności innej rodziny genów. Te interakcje między genami sprawiają, że pewne aspekty ewolucji są w pewnym stopniu przewidywalne, a ponadto mamy teraz narzędzie, które pozwala nam na dokonywanie takich prognoz.
Dzięki tym badaniom można wyodrębnić rodziny genów, które decydują np. o oporności bakterii na antybiotyki. Trzeba bowiem pamiętać, że poza genem głównym występują także geny wspierające, które są często pomijane przez badaczy. Wiedzę tę można wykorzystać do opracowania nowych leków lub szczepionek.
Konsekwencje odkrycia brytyjskich naukowców mogą pomóc także w modyfikowaniu mikroorganizmów w taki sposób, aby wychwytywały dwutlenek węgla lub rozkładały zanieczyszczenia, pomagając w ten sposób walczyć ze zmianami klimatycznymi.