Przewidywanie przyszłości dzięki ewolucji
Celem projektu QUANTEVOL (Quantitative evolution) było określenie, czy można posłużyć się teorią ewolucji do prognozowania przyszłości oraz jaki horyzont czasowy mogłyby obejmować takie prognozy. Mimo że teoria ewolucji nie jest już młoda, jej zastosowanie do prognoz ograniczane jest przez kilka kluczowych problemów. Pierwszy z nich dotyczy braku teorii ilościowej umożliwiającej przewidywanie skutków nowych mutacji w różnych okolicznościach. Druga przeszkoda polega na tym, że różnorodność skutków mutacji nie jest zwykle uwzględniana w modelach adaptacji. Po trzecie zaś, naukowcy rzadko sięgają po ten rodzaj prognoz w odniesieniu do długoterminowej adaptacji, czy to w laboratoriach, czy w przyrodzie. Naukowcy podeszli do tych problemów, wykorzystując ogólną autonomiczną metodę opartą na n-wymiarowym modelu krajobrazu przystosowania, aby przewidzieć rozkład skutków mutacji. Przy pomocy metod statystycznych starano się przewidzieć skutki pojedynczych mutacji oraz oddziaływania między mutacjami w tym samych lub różnych loci. To podejście pozwoliło też na przewidzenie skutków mutacji w różnych środowiskach oraz określenie warunków, w których można przewidzieć genetyczne podstawy adaptacji. Następnie zastosowano je do dostępnych danych i ustalono, że jest wystarczająco dokładne, aby umożliwić modelowanie słabych i umiarkowanych skutków mutacji. Przygotowano też nowe eksperymenty w celu sprawdzenia tej teorii oraz dokładniejszego zrozumienia zmienności skutków mutacji w różnych środowiskach. Opracowano nowe metody pomiaru przystosowania, oparte na fluorescencyjnych glonach i najnowszych analizach statystycznych, które radykalnie poprawiły skuteczność metod standardowych. Powstała również nowa metoda pomiaru przystosowania na podstawie danych dotyczących śladów historii organizmów żywych. Przystosowanie do gwałtownych zmian środowiskowych badano przy pomocy analiz laboratoryjnych długoterminowej adaptacji bakterii Escherichia coli do warunków kwasowych. Doświadczenia pokazały, że ewolucję nisz można dokładnie opisać przy użyciu globalnych modeli deformacji, ale konieczne jest zrewidowanie konwencjonalnych scenariuszy w celu uwzględnienia ewolucji plastyczności. Okrzemki (Artemia) przeszczepione do tropikalnych salin wykorzystano jako model umożliwiający terenowe badanie przystosowania do zwiększonej temperatury. Wyniki pokazały, że w porównaniu z warunkami laboratoryjnymi, w terenie nawet po setkach pokoleń zachodzi niewielka adaptacja. Wynikało to prawdopodobnie z licznych kompromisów, jakie wiążą się z życiem populacji w warunkach naturalnych, w porównaniu z organizmami hodowanymi w laboratorium. Dotyczy to w szczególności wpływu oddziaływań biotycznych na populacje, nawet w cechującym się mają bioróżnorodnością zasolonym środowisku, które preferują okrzemki. Projekt QUANTEVOL przyniósł zatem szereg ustaleń, które wniosą istotny wkład w rozwój nauk predykcyjnych.
