W jaki sposób bakterie mogą się samorzutnie przystosowywać się do zmian w środowisku
Międzynarodowy zespół naukowców po raz pierwszy zaobserwował ewolucyjną strategię zwaną "bet hedging" w warunkach laboratoryjnych. Termin "bet hedging" określa sposób, w jaki organizmy zapewniają przetrwanie swoich gatunków w szybko zmieniającym się środowisku poprzez wydawanie potomstwa dostosowanego do odmiennych warunków życia. To prawdopodobnie jedna z pierwszych ewolucyjnych technik adaptacyjnych. Naukowcy z Niemiec, Holandii i Nowej Zelandii opublikowali w czasopiśmie Nature swoje spostrzeżenia na temat strategii "bet hedging" bakterii Pseudomonas fluorescens. W ramach eksperymentu naukowcy wprowadzili szczepy Pseudomonas do dwóch różnych pożywek hodowlanych. Odmiana, która pokonała inne odmiany w danej pożywce była następnie umieszczana w innej pożywce i na odwrót, gdzie uprzednio korzystne mutacje nie dawały już przewagi. W konsekwencji pojawiały się nowe mutacje, a więc ewoluowały nowe odmiany, aby poradzić sobie w niekorzystnej sytuacji. Naukowcy odkryli, że bakterie ostatecznie przekształciły się w szczepy o tym samym garniturze genetycznym, które zawsze wytwarzały dwie różne odmiany w obydwu pożywkach. Pseudomonady stosujące strategię "bet hedging" brały górę nad innymi genotypami, które przystosowywały się jedynie na zasadzie mutacji. Podczas gdy zmiany ewolucyjne zwykle zachodzą na przestrzeni pokoleń, w których nosiciele korzystnych mutacji dominują nad pozostałymi osobnikami, wyposażonymi w mniej korzystne cechy, strategia "bet hedging" prowadzi do pokolenia potomstwa, które jest identyczne pod względem genetycznym. Niemniej tylko pewna część potomstwa jest idealnie przystosowana do aktualnego środowiska. Natomiast druga jest lepiej przystosowana do zupełnie innych warunków, aby gatunek był w stanie przetrwać w przypadku drastycznych zmian środowiska. To zjawisko obserwowane jest u różnych organizmów, począwszy od bakterii po rośliny i zwierzęta. Bakterie chorobotwórcze na przykład cechują się różnymi powierzchniami komórek (gładką albo szorstką), rozkładając ryzyko wykrycia przez układ immunologiczny gospodarza. "Nasze doświadczenia dostarczają dowodów na to, że rozłożenie ryzyka jest niezwykle skuteczną strategią szybkiego przystosowywania się do zmieniającego się środowiska" - mówi jeden z autorów raportu, dr Christian Kost z Instytutu Ekologii Chemicznej im. Maxa Plancka w Niemczech. "Jeżeli ten sam genotyp wygeneruje w tym samym czasie kilka odmian, może zareagować szybciej na poważne zmiany w środowisku." W podsumowaniu czytamy: "Wgląd w ukryte szczegóły molekularne pozwala ujawnić, w jaki sposób ewolucja majstruje przy centralnym układzie metabolicznym, aby stworzyć strategię, której pojawienie się mogłoby - jak można przypuszczać - zająć dziesiątki tysięcy pokoleń. Szybka i powtarzalna ewolucja strategii "bet hedging" w czasie naszego eksperymentu sugeruje, że mogła być ona jednym z pierwszych ewolucyjnych rozwiązań na potrzeby życia w zmiennym środowisku, poprzedzając być może nawet ewolucję mechanizmów regulacji genetycznej w reakcji na środowisko." Bakterie Pseudomonas fluorescens, których metabolizm jest niezwykle elastyczny, występują w glebie i wodzie. Niektóre szczepy są przydatne w ochronie roślin przed pasożytami oraz w innych kontekstach kontroli biologicznej. W hodowli bakterie te wytwarzają antybiotyk. Pseudomonas fluorescens są również wykorzystywane w produkcji jogurtu z mleka. Komórki dzielą się co 52 minuty, dzięki czemu wyjątkowo dobrze nadają się do badań nad ewolucją.
Kraje
Niemcy, Niderlandy, Nowa Zelandia