Специалисты с энтузиазмом восприняли эту идею. Теперь дело за малым: развить новую теорию сложных гравитационных линз, решить обратную задачу и вычислить распределение материи в линзе по данным наблюдений. — Г.А.
Эволюционная колея
В последние годы все больше подтверждений получает гипотеза о параллельности ключевых эволюционных событий. Становление новой группы живых организмов происходит во многих эволюционных ветвях, проходящих через похожие этапы. Этот процесс условно называется «-ацией» (млекопитающие возникли в результате маммализации зверообразных рептилий, птицы — в результате орнитизации динозавров и их родственников, четвероногие — тетраподизации лопастеперых рыб и т. д.). Как экспериментально изучить основы этого процесса? Модельной биосферы с ускоренным временем у нас нет, и приходится довольствоваться биохимической эволюцией бактерий. Кроме теоретического, бактериальные модели имеют и практическое значение, позволяя, например, изучать динамику развития устойчивости к антибиотикам.
В таких экспериментах используется жесткий отбор бактерий на устойчивость к воздействию, требующему изменения нескольких генов. Как мы недавно писали (см. «КТ» #637), одновременный отбор по многим генам неэффективен, поэтому генетические изменения бактерий выстраиваются «в цепочку». Вначале происходит одна мутация, повышающая устойчивость. После ее распространения по популяции становится вероятной закрепление второй мутации, и так продолжается до достижения конечного состояния. Естественно, для этого необходимо, чтобы цепочка мутаций могла выстроиться в последовательность, где на каждом следующем этапе бактерии лучше приспособлены к изменившейся среде.
В Гарвардском университете изучали развитие устойчивости бактерий к антибиотику цефотаксиму. Чтобы защититься от него, бактериям нужны пять замен в гене фермента бета-лактамазы. Появление пяти мутаций сразу невероятно, и эволюционирующие бактерии должны пройти как минимум через четыре промежуточных состояния (первая мутация из пяти, вторая и т. д.). Количество траекторий, не предусматривающих возвратного движения, 5!=120, а возможных промежуточных состояний — тридцать. С помощью генной инженерии были сконструированы все тридцать промежуточных ферментов. Для каждого из ферментов была измерена устойчивость к антибиотику обладающих им бактерий. Из ста двадцати траекторий сто две требуют снижения приспособленности и отметаются. Наиболее удачны два возможных пути. Согласно расчетам, этими путями должны пройти 50% всех эволюционирующих линий бактерий. Еще 49% используют восемь менее удачных траекторий, а оставшимися восемью биохимическими тропинками пройдет лишь 1% групп бактерий.
