К гадалке не ходи
Компьютерное моделирование процесса фолдинга и связывания белков с другими молекулами показало, что эволюционные процессы на удивление предсказуемы.
Две птицы ищут корм. При этом у одной в результате случайных мутаций клюв чуть больше подходит для того, чтобы дробить семена. В результате, у этой птахи будет больше корма, а также больше шансов найти себе пару и передать свой генетический материал потомству. Может быть, даже многочисленному.
Это пример успеха краткосрочной эволюции, иллюстрация дарвиновского принципа естественного отбора, согласно которому превалируют наиболее приспособленные к окружающей среде организмы.
Несколько лет назад, однако, была выдвинута теория, согласно которой естественный отбор осуществляется не только на уровне индивидуальных организмов, но также и на уровне целых родов на протяжении многих поколений. Биологи из Стэнфордского университета продемонстрировали, что подобная долгосрочная эволюция не только возможна, но чрезвычайно предсказуема.
В процессе компьютерного моделирования 128 различных разновидностей белков сворачивались, образуя новые структуры, и конкурировали друг с другом за возможность соединяться с молекулами-лигандами. Чем эффективнее, тем многочисленнее оказывались возможные связи с лигандами, и тем большее количество «потомства» производилось далее. Таким образом были смоделированы 10 тысяч поколений.
128 родов — это 16 тысяч индивидуальных белков, которые мутировали на протяжении тысяч поколений, фактически хаос, в котором, казалось бы, невозможно повторение одной и той же ситуации (или формы). На самом деле, как выяснилось, всё обстоит ровно противоположным образом.
Как заявил руководитель исследования Майкл Палмер, существует очень ограниченный объём «эволюционных траекторий»; в каждый момент времени возможно лишь небольшое количество жизнеспособных мутаций, так что общая динамика оказывается в высокой степени предсказуема.
В ходе экспериментов регулярно возникала ситуация, при которой в долгосрочной перспективе лидерство занимали цепочки, не самым оптимальным образом адаптировавшиеся к соединению с лигандами. Однако, как поясняет Палмер, это не единственный важный фактор; ничуть не менее важна способность адаптироваться к новым и потенциально изменчивым условиям окружающей среды в долгосрочной перспективе.
С точки зрения биологии в целом, результаты этого исследования показывают, что эволюционная динамика — это естественный отбор не только на уровне отдельных организмов, но и целых поколений, способных (или не способных) адаптироваться к изменяющимся условиям.
По материалам Stanford University