День сурка: найдено озеро, где жизнь эволюционирует, чтобы в конце концов начать все сначала

Будто Билл Мюррей в фильме "День сурка", бактерии в озере Висконсина находятся в своего рода бесконечном цикле, из которого они, похоже, попросту не могут выйти. В новом исследовании ученые сосредоточились на изучении того, почему это происходит, пишет PHYS.org.

Команда обнаружила, что в течение года большинство отдельных видов бактерий в озере Мендота быстро эволюционируют. Вероятно, это происходит в ответ на резко меняющиеся времена года. Анализ показал, что варианты генов будут расти и падать в течение поколений, но сотни отдельных видов вернутся, к почти таким же копиям, какими они были генетически до тысячи или около того поколений эволюционного давления. Отметим, что жизнь отдельных микробов приблизительно составляет всего несколько дней, а вовсе не целые сезоны — ученые сравнили геномы бактерий для изучения изменений видов с течением времен.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам соавтора исследования, научного сотрудника Техасского университета в Остине Робина Ровера, они с коллегами были удивлены обнаружив, что большая часть бактериального сообщества претерпевает подобные изменения. Команда надеялась обнаружить лишь несколько интересных примеров, но их буквально были сотни.

Известно, что озеро Мендота сильно меняется от сезона к сезону: зимой оно покрыто льдом, а летом водорослями. В пределах одного и того же вида бактерий штаммы, которые лучше приспособлены к одному набору условий окружающей среды, будут вытеснять другие штаммы в течение сезона, в то время как другие штаммы получат шанс проявить себя в течение других сезонов.

В ходе исследования ученые использовали уникальный архив из 471 образца воды, собранных за два десятилетия в озере Мендота. Для каждого образца воды ученые собрали метагеном, все генетические последовательности из фрагментов ДНК, оставленных бактериями и другими организмами. В результате ученым удалось собрать самый длинный временной ряд метагенома, когда-либо собранный из естественной системы.

По словам Ровера, результаты исследования на самом деле полностью меняют наше понимание того, как микробные сообщества меняются со временем. Более того, ученые считают, что данное исследование — лишь начало того, что мы можем узнать о микробной экологии и эволюции в природе. Команда отмечает, что им также удалось выявить более длительные генетические изменения.

Наблюдения показывают, что в 212 году озеро столкнулось с необычными условиями: ледяной покров исчез рано, а лето было суше и жарче обычного, а поток воды из реки, впадающей в озеро, значительно сократился. Ученые также заметили, что водоросли, считающиеся важным источником органического азота для бактерий, оказались более редкими, чем обычно. Ученые также обнаружили, что бактерии в озере в тот год испытали значительный сдвиг генов.

Команда полагает, что из сотен бактерий им удастся обнаружить лишь одну или две с долгосрочным сдвигом. Но вместо этого большие изменения последовательностей были обнаружены у каждой пятой. Отметим, что ученым удалось изучить лишь один вид, но они полагают, что некоторые другие виды также претерпели изменения.