Во время эволюции в генах постоянно появляются мутации. Иногда они закрепляются — это значит, что со временем такую особенность получает вся популяция. Долгое время действовала простая и удобная идея — большинство закрепившихся мутаций нейтральны, то есть не приносят заметной пользы или вреда. Вредные варианты естественный отбор убирает быстро, а полезные, как считалось, возникают слишком редко, чтобы существенно влиять на общую картину. Такое убеждение лежит в основе нейтральной теории молекулярной эволюции.
Ученые Мичиганского университета решили проверить, насколько эта теория соответствует реальности. Исследователи обнаружили, что полезных мутаций возникает гораздо больше — их доля оказалась слишком высокой, чтобы нейтральная теория выдержала проверку. Однако при этом скорость, с которой мутации закрепляются, остается низкой — и она никак не согласуется с таким большим количеством потенциально выгодных изменений.
Чтобы объяснить это несоответствие, исследователи предложили новый взгляд. Мутация, полезная в одной обстановке, может оказаться вредной в другой. Если условия жизни меняются достаточно быстро, такие мутации просто не успевают закрепиться: они дают преимущество лишь на короткое время, а потом становятся обузой. Эта идея хорошо объясняет, почему мы наблюдаем много перспективных мутаций, но мало тех, что доходят до полной фиксации.
Чтобы проверить идею, ученые сравнили две линии дрожжей. Одну выращивали 800 поколений в неизменных условиях. Вторую — последовательно переносили в десять разных сред, давая по 80 поколений на каждую. В стабильной среде полезные мутации накапливались чаще, а в переменной почти не успевали закрепиться. Организмы постоянно начинали адаптацию заново, и выгодные варианты исчезали, не достигнув высокой частоты.
Так и появляется впечатление «нейтральности», когда полезных мутаций много, но постоянная смена условий не дает им удержаться. Популяции оказываются лишь частично приспособленными к текущей среде, потому что она меняется быстрее, чем идет эволюционный отклик.
Этот вывод касается и человека. Мы существуем в мире, где условия меняются стремительно, а наши гены формировались в других реальностях. Варианты, полезные когда-то, могут быть неудачны сегодня. Пока остается открытым вопрос, насколько выводы, полученные на дрожжах и кишечной палочке, применимы к многоклеточным организмам, а также объяснить, почему даже в стабильных условиях полная адаптация занимает столь много времени.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что генетики проследили связи людей с денисовцами за 40 тысяч лет.
