Evolúcia v laboratóriu

Evolúcia je fakt – podporený neuveriteľným množstvom najrôznorodejších dôkazov.

Analýza DNA a vykopávky ukazujú ako sa život vyvíjal do dnešnej diverzity, no pri väčšine organizmov ju nemôžeme vidieť v akcii – podobne ako rast horských masívov, či posun kontinentov, prebieha evolúcia zväčša na škálach presahujúcich ľudské životy. Zväčša, no nie vždy.

Video zobrazuje vývoj rezistencie voči antibiotikám v priebehu 11 dní. Takýto čas je pomerne dlhý z pohľadu baktérií, ktoré sa sa rozmnožujú na škále desiatok minút, no pôsobí len ako krátka zábavka v porovnaní s najznámejším experimentom týkajúcim sa evolúcie baktérie E. coli.

Experiment LTEE (E. coli long-term evolution experiment) odštartoval 24.2.1988, no beží stále. Začal sa s 12 identickými populáciami baktérií a pokračuje takouto rutinou.

Každý deň sa prenesie časť z každej populácie a do nového prostredia, ktoré obsahuje živiny. Tu sa môže ďalej množiť, teda až do vyčerpania zásob. Každých 75 dní sa časť každej populácie zálohuje – zmrazí sa a uloží do archívu (treba pridať glycerol, aby sa netvorili ľadové kryštály, ktoré by baktérie poškodili). Pravidelne sa merajú vlastnosti každej z populácií a vyhodnocuje sa, či došlo k zmene jej vlastností.

Takouto mravenčou prácou, tempom cca 6 generácií za deň, sa výskumníci dostali už za 60 000. generáciu (!). Z generácie na generáciu sú rozdiely nebadateľné, no za dlhú dobu sa nahromadia.

Vďaka tomuto experimentu majú vedci k dispozícii niečo ako zmrznuté fosílie –knihu, v ktorej si vedia podľa zájmu listovať. Udialo sa niečo zaujímavé, došlo k mutácii, ktorá ich zaujala? Stačí si rozmraziť predošlé generácie a skúsiť, či sa výsledok zopakuje znovu, alebo šlo len o náhodu. A vecí, ktoré vedcov zaujali, bolo veľa.

E. coli bola vybrané z niekoľkých dôvodov. Rýchlo sa rozmnožuje, jej genóm dobre poznáme a ide o dosť jednoduchý organizmus, aby sa mohli zmeny diali ľahšie a aby sa aj ľahšie dali odsledovať.

Niektoré z nich sa udiali vo všetkých populáciách. Objem baktérií postupne rástol, ich metabolizmus sa prispôsobil miestnej živine – glukóze. Evolúcia, to ale nie je len optimalizácia po malých krokoch, občas sa udeje aj krok väčší – a je v tom istá miera náhody.

Takéto niečo sa udialo napríklad v populácii označenej Ara-3. Okolo 33 127. generácie sa vyvinula schopnosť rásť (za prítomnosti kyslíka) spracovaním kyseliny citrónovej, ktorej mali k dispozícii asi 11 krát viac, ako glukózy. Inými slovami, baktérie získali vďaka mutácii schopnosť získavať energiu z nového zdroja. Toho bol prebytok a tak sa veľmi rýchlo v populácii rozmnožili.

Experiment je ozaj geniálny, pozorujeme evolúciu v živom prenose.

Obrázok naľavo ukazuje vývoj populácie Ara-3. Vplyvom mutácií vznikali na evolučnom strome nové vetvy. Často takmer všetky zanikli, no niekedy dokázali viaceré koexistovať naraz – boli dobré v niečom inom. Jednej sa darilo, keď bolo potravy veľa, druhá dobre dojedala zbytky. Evolúcia teda neznamená, že všetko predošlé vyhynulo – len sa to proste vyvíja ďalej, ako samostatná vetva.

Obrázok napravo zobrazuje vývoj človeka. Niektoré vetvy sa ukázali ako slepé, no niektoré sa vyvíjali ďalej, paralelne s našími predkami. Taký šimpanz tak nie je našim predkom, ale bratrancom – sused z vedľajšej vetvy.

[Samuel]

Viac čítania:
1. Evolúcia baktérií
2. Experiment s E. Coli.
3. Experiment s E. Coli 2
4. Článok na wikipédii