by Οι ζωντανοί οργανισμοί αναπτύσσουν συνεχώς νέους τρόπους για να αμυνθούν από τους ιούς. Και αυτοί οι ιοί, με τη σειρά τους, προσαρμόζονται συνεχώς στα θύματά τους. Αυτή η «εξελικτική κούρσα εξοπλισμών» οδηγεί στη δημιουργία νέων ομάδων, οικολογικών δικτύων και γνωστών εξελικτικών προτύπων μέσα σε τρεις εβδομάδες. Αμερικανοί μικροβιολόγοι το σημείωσαν αυτό την περασμένη εβδομάδα Επιστήμη . Μελέτησαν την κούρσα εξοπλισμών μεταξύ βακτηρίων και ιών σε σφραγισμένους δοκιμαστικούς σωλήνες.
Ο Κάρολος Δαρβίνος παρουσίασε τη θεωρία του για την «εξέλιξη μέσω φυσικής επιλογής» το 1859. Εν ολίγοις, αυτή η θεωρία δηλώνει ότι οι οργανισμοί που είναι καλύτερα προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους έχουν περισσότερες πιθανότητες να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν. Εάν μια τέτοια προσαρμογή έχει γενετική προέλευση, τότε μεταβιβάζουν το «εξελικτικό τους πλεονέκτημα» στους απογόνους τους, οι οποίοι στη συνέχεια έχουν επίσης σχετικά μεγαλύτερες πιθανότητες αναπαραγωγής. Και έτσι τα λιγότερο προσαρμοσμένα άτομα καταπιέζονται, και από την άλλη προκύπτει η προσαρμογή. Αυτή η διαδικασία, η οποία μπορεί τελικά να οδηγήσει σε ειδογένεση, είναι αργή και σταδιακή, υποψιάστηκε ο Δαρβίνος: μπορεί να πάρει εκατομμύρια χρόνια.
Γνωρίζουμε από καιρό ότι η εξέλιξη μπορεί να συμβεί πολύ πιο γρήγορα. Για παράδειγμα, τα κοτσύφια στην πόλη τραγουδούν πιο ψηλά από τα αντίστοιχά τους στην ύπαιθρο: μια προσαρμογή στους ήχους της πόλης. Αυτή η προσαρμογή είναι κληρονομική και συνέβη πάνω από έναν αιώνα, έγραψε ο βιολόγος του Leiden Erwin Ripmeester στη διατριβή του το 2009.
Αλλά το γεγονός ότι μια τέτοια προσαρμογή μπορεί να συμβεί σε λίγες εβδομάδες, και ακόμη και τότε σε ένα μικρό, απλό, κλειστό οικοσύστημα, είναι νέο, σύμφωνα με ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον. Επιστήμη. Εφυγαν E.coli-τα βακτήρια αναπτύσσονται σε δοκιμαστικούς σωλήνες που περιέχουν συγκεκριμένο βακτηριοφάγο. Οι βακτηριοφάγοι, ή εν συντομία φάγοι, είναι εξειδικευμένοι ιοί που ο καθένας μολύνει τα δικά του βακτήρια. Ως «ρυθμιστές» των βακτηρίων, παίζουν σημαντικό ρόλο σε όλα τα οικοσυστήματα, από το έντερο μας μέχρι τους ωκεανούς του κόσμου. Υπολογίζεται ότι έως και το 40% όλων των βακτηρίων στη θάλασσα σκοτώνονται από φάγους κάθε μέρα.
Ο βακτηριοφάγος που εξέτασαν οι Αμερικανοί, που ονομάζεται φάγος21, εξαρτάται από τον βακτηριοφάγο για την αναπαραγωγή του E.coli-βακτήριο. Διεισδύει στο κύτταρο και χρησιμοποιεί συγκεκριμένους υποδοχείς στο κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων ως σημείο προσκόλλησης. Η εισβολή είναι λιγότερο επιτυχής σε ένα βακτήριο στο οποίο αυτός ο υποδοχέας έχει ελαφρώς τροποποιηθεί λόγω μιας τυχαίας γενετικής μετάλλαξης. Ένα βακτήριο αυτού του τύπου έχει ένα εξελικτικό πλεονέκτημα: έχει περισσότερες πιθανότητες να διαιρεθεί και επομένως να περάσει την αλλαγή στην επόμενη γενιά.
Το ίδιο ισχύει και για τον ιό: άτομα που τυχαίνει να έχουν ελαφρώς διαφορετικά άγκιστρα στο «εξοπλισμό προσγείωσης» τους, θα μπορούσαν επομένως να προσαρμοστούν ελαφρώς καλύτερα στον υποδοχέα του βακτηρίου και έτσι να διεισδύσουν πιο εύκολα. Αυτή η κούρσα εξοπλισμών γίνεται πάντα, σε όλες τις ομάδες βακτηρίων και φάγων, γράφουν οι Αμερικάνοι, και με τον καιρό διακρίνονται συγκεκριμένα εξελικτικά μοτίβα. Για παράδειγμα, προκύπτουν ξεχωριστές ομάδες ή ενότητες βακτηρίων και ιών που εξελίχθηκαν μαζί και έγιναν διαφορετικές από άλλες ομάδες. Και βλέπεις μια εναλλαγή εξειδίκευσης και μετά γενίκευσης.
Νέες λύσεις
Οι επιστήμονες βλέπουν αυτά τα εξελικτικά μοτίβα παντού στη Γη, αλλά συχνά σε μεγάλες χωρικές κλίμακες (για παράδειγμα, σε διαφορετικές περιοχές) και σε μεγάλες χρονικές κλίμακες (πολλά χρόνια). Οι Αμερικανοί τους είδαν στους δοκιμαστικούς σωλήνες τους μέσα σε τρεις εβδομάδες, γράφουν Επιστήμη. Για παράδειγμα, το E. coli έχει αναπτύξει τουλάχιστον δύο νέους υποδοχείς και το phage21 έχει βρει τουλάχιστον δύο νέες λύσεις για αυτούς.
Κάθε μέρα, οι ερευνητές απομόνωσαν βακτήρια και ιούς για να πραγματοποιήσουν περαιτέρω πειράματα. Την 21η ημέρα οι φάγοι δεν ήταν πλέον σε θέση να μολύνουν τα βακτήρια από τα οποία ζούσαν χωρισμένοι για επτά ημέρες, γράφουν οι Αμερικανοί. Αυτό δείχνει ότι είχαν προκύψει ξεχωριστές ενότητες – η βάση για την ειδογένεση. Άλλες εξελικτικές διαδικασίες (όπως η εξειδίκευση έναντι της γενίκευσης) αντιστοιχούσαν επίσης ακριβώς σε γνωστά οικολογικά πρότυπα. «Αυτό δείχνει υπέροχα πώς η διαφορετικότητα από μόνη της παράγει επίσης νέα ποικιλομορφία», καταλήγουν οι Αμερικανοί.
