Ученые из Техасского университета в Остине вместе с коллегами из других штатов США провели необычное исследование, изучив метагеном бактерий в озере Мендота, которое расположено в Висконсине. В этой местности ярко выражена смена времен года, и биологи хотели изучить на примере озерной экосистемы генетическую гибкость микроорганизмов в течение всего цикла. Полученные результаты удивили их и могут быть перенесены к другим районам, где сезоны тоже имеют четкую сменяемость, например, это большинство регионов России.
Команда использовала 470 проб воды, взятых на протяжении 20 лет в озере Мендота в разные сезоны. Для каждого образца составили метагеном, то есть изучили все генетические последовательности из фрагментов ДНК, оставленных бактериями и другими организмами. Получился самый длинный временной ряд метагенома, когда-либо собранный из дикой природы.
Обрабатывались данные с помощью суперкомпьютера в Техасском центре передовых вычислений (TACC). Эта работа заняла пару месяцев. Авторы проекта говорят, что у обычного ПК такой обсчет занял бы 34 года, поскольку нужно было охарактеризовать более 30 000 геномов примерно 2800 различных видов.
В итоге ученые обнаружили странную картину. Мы привыкли представлять эволюцию как нечто, движущееся вперед. Однако многие бактерии из образцов буквально повторяли циклы эволюции, сначала приспосабливаясь к одним условиям, а потом «откатывая» изменения обратно. И речь идет не о простой адаптации отдельного организма. Дело в том, что бактерии живут по несколько дней. За год меняется большое число поколений. И каждое следующее накапливает необходимые генетические изменения для лучшего выживания то в холод, то в жару. Причем это не единственные параметры, которые в ходе этой стремительной цикличной эволюции приходится «учитывать» бактериям. Например, меняется количество водорослей, которые питают их, меняется состав газов, растворенных в воде, в зависимости от сезона.
Интересно, что такая цикличная эволюция характерна не для единичных видов бактерий, а для сотен. Это может указывать на большую распространенность явления среди микроорганизмов. Открытие представляет ценность для понимания общих схем эволюционных процессов и приспосабливаемости отдельных организмов к меняющимся условиям.
Ранее мы рассказывали, что ученые нашли бактерии, которые могли бы жить на Венере.
