Odkryto przyczynę ewolucyjnych "skoków"

Proces ewolucji wydaje się być prosty. Osobniki nieprzystosowane do życia w danym środowisku giną, zaś te uwarunkowane korzystnie zaczynają dominować w populacji. O ile jednak zmiany takie jak np. skracanie się ogona mogą zachodzić u kolejnych pokoleń stopniowo, o tyle wyjaśnienie zmian skokowych, takich jak np. pojawienia się dodatkowej pary odnóży, jest znacznie trudniejsze. Amerykańscy badacze twierdzą jednak, że poznali możliwe wytłumaczenie tego procesu.

Do odkrycia doszło podczas badania laseczek siennych (Bacillus subtilis). Autorzy studium, badacze z Caltech oraz Temple Unviersity, chcieli sprawdzić, jakie będą konsekwencje zaburzenia procesu wytwarzania przez nie endospor, czyli form przetrwalnych umożliwiających bakterii przeżycie nawet wtedy, gdy sama komórka obumrze z powodu niekorzystnych warunków środowiska.

W typowej komórce B. subtilis znajduje się pojedyncza endospora. Aby nie narażać bakterii na marnowanie energii podczas wytwarzania kolejnych, endospora uwalnia substancję działającą niczym hormon informujący o jej istnieniu oraz blokującą wytwarzanie nowej formy przetrwalnej. Badacze postanowili jednak sprawdzić, co się stanie, gdy do jednego z genów odpowiedzialnych za ten proces wkradnie się mutacja.

Jak się okazało, istnieją aż cztery możliwe efekty opisywanego uszkodzenia:
1. Brak zmian, tzn. wytworzenie dwóch kopii DNA, z których jedna zostaje włączona do powstającej endospory
2. Wytworzenie trzech kopii DNA i tylko jednej endospory
3. Wytworzenie dwóch kopii DNA i dwóch nieprawidłowych endospor (w tym przypadku ginęła zarówno komórka, jak i wadliwe endospory)
4. Wytworzenie trzech kopii DNA i dwóch endospor

Jak łatwo zauważyć, zmiana liczby form przetrwalnych jest typową zmianą skokową, podobną np. do zmiany liczby zębów u ssaków. Jest ona jednak możliwa dzięki tzw. niepełnej penetracji, czyli pojawianiu się różnych efektów tej samej mutacji u różnych osobników. Konsekwencją tego zjawiska jest istnienie osobników różniących się między sobą pomimo posiadania identycznego genomu. Dopiero później populacja staje się bardziej jednorodna.

Oczywiście należy pamiętać, że prosty eksperyment na bakteriach nie musi mieć dokładnego odzwierciedlenia w przypadku organizmów wyżej zorganizowanych. Jego wyniki są jednak interesującym dowodem na to, że pojawianie się nawet dość radykalnych zmian w fizjologii bądź wyglądzie organizmów jest jak najbardziej możliwe. 

ewolucja endospora Bacillus subtilis przetrwalnik przetrwalniki endospory laseczka sienna