Опыты с бактериями подтвердили всемогущество естественного отбора

К такому выводу пришли шведские ученые из Университета Уппсалы, чья статья опубликована в журнале PLOS Genetics.

Как писал Дарвин, «естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие вариации, отбрасывая дурные, сохраняя хорошие». Однако ученым редко удается сказать, насколько же сильным должно быть преимущество той или иной вариации, чтобы она оказывала влияние на выживание и репродуктивный успех организма.

Авторы статьи смогли ответить на этот вопрос, работая с бактериями Salmonella. На их примере они изучали избыточность генетического кода. Так называется его особенность, благодаря которой одна и та же аминокислота может кодироваться сразу несколькими кодонами (фрагментами по три нуклеотида) – всего на 20-у аминокислот у организмов приходится 61 кодон.

Альтернативные кодоны встречаются в ДНК с разной частотой. Например, аминокислота пролин может кодироваться четырьмя кодонами, но в генетическом коде бактерий, как правило, используется только один из них, самый оптимальный. Чтобы выяснить, насколько велико преимущество такого оптимального кодона, ученые заменяли его в ДНК сальмонелл альтернативными кодонами (помимо пролина, они меняли кодоны также трех других аминокислот – лейцина, аргинина и валина). Все замены производились в генах, кодирующих белок EF-Tu – один из самых употребительных у сальмонелл.

Выяснилось, что использование неоптимальных кодонов несколько замедляет трансляцию (синтез) белка. Это, в свою очередь, приводит к более медленному росту мутантной колонии бактерий. Тем не менее, различие крайне невелико и снижает приспособленность мутантов всего на 0,01% в каждом поколении. И все же естественный отбор «чувствует» даже этот мельчайший недостаток – и в результате в долгосрочной перспективе среди бактерий выживают лишь носители наиболее оптимальных кодонов.