Так много для выживания наиболее приспособленных - разнообразие является ключом: группе исследователей из Института пресноводной экологии и рыболовства во внутренних водах им. Лейбница (IGB) удалось экспериментально продемонстрировать, что генетическое разнообразие делает популяции более устойчивыми к болезням.
Почему виды животных и растений во всем мире имеют разные генетические варианты в пределах своего конкретного вида, даже если предполагается, что выживает «наиболее приспособленный» генофонд? Согласно распространенной теории эволюционной биологии, это должно позволить видам более эффективно реагировать на изменения в окружающей среде, такие как возникновение болезней. Однако экспериментальные доказательства в поддержку этой теории получить очень трудно: ведь практически невозможно проследить, как развиваются эволюционные тенденции у большинства видов животных и растений - время их генерации просто слишком велико.
Эволюционные изменения в реальном времени
Группа под руководством исследователя IGB и эколога-эволюциониста доктора Рамси Аги исследовала эволюцию грибкового паразита Rhizophydium megarrhizum. Этот паразит заражает вид цианобактерий Planktothrix, который распространен во многих пресных водах. Команда подвергла паразита воздействию популяций хозяев, чьи особи были генетически идентичны друг другу, и, в качестве альтернативы, популяциям, состоящим из разных генетических вариантов. Поскольку гриб размножается быстро, примерно раз в день, ученые наблюдали за его активностью в течение 200 дней. «Мы хотели наблюдать за эволюционными изменениями в режиме реального времени и в контролируемых условиях, чтобы выяснить, адаптируются ли паразиты к генетически однородным и разнообразным хозяевам и как быстро», - пояснил Рамси Ага.
Ученые разрешили адаптацию Rhizophydium megarrhizum, но оставили популяцию хозяина в эволюционном тупике. «Нам удалось показать, что грибы очень быстро адаптируются к генетически однородным хозяевам, то есть всего за три месяца», - сообщил Ага. Эта адаптация выражается в том, что паразитам удавалось быстрее прикрепляться к хозяевам и быстрее преодолевать их защитные механизмы, а значит, быстрее размножаться.
Генетическое разнообразие в популяции хозяина замедляет адаптацию паразитов
Если бы, с другой стороны, цианобактерии были генетически разнообразны, эти эффекты не возникали бы. Паразит не адаптировался, и состояние болезни не изменилось. Генетическое разнообразие цианобактерий, очевидно, замедляет адаптацию паразита, повышая его устойчивость к болезням.
«Наши результаты также важны для исследования экосистем в целом, потому что они помогают нам объяснить, почему высокая степень разнообразия популяций может быть ценна для их сохранения», - сказал Ага. Затем он и его команда хотят исследовать, что происходит, когда не только паразиту, но и популяции хозяина позволяют адаптироваться к изменившимся условиям. Исследователи надеются получить более глубокое представление о том, как болезнь, обычно воспринимаемая как негативное явление, является важнейшим естественным процессом, который способствует и сохраняет биологическое разнообразие.