Согласно принятым до сих пор представлениям, генетический состав меняется совершенно случайно, хаотично, а дальше уже естественный отбор оставляет в популяции те варианты, которые смогли приспособиться к новым реалиям. То есть все по Дарвину: отбор - главный и единственный фактор эволюции. Однако исследование ученых Ноттингемского университета выявило, что генетические изменения происходят вовсе не хаотично: у них есть вполне определенная закономерность.
К своей работе исследователи привлекли искусственный интеллект, который обучали на 2500 полных геномах одного вида бактерий. Это позволило выявить некоторые "семейства" генов, которые схожи между собой, но не идентичны полностью. А затем ученые приступили к самому интересному: поиску ответа на вопрос "Почему одни и те же семейства живут в одних геномах, но их нет в других?" И вот тут выявилась удивительная закономерность. Оказалось, что некоторые семейства генов никогда не появлялись в геноме, если в нем уже живет какое-то другое семейство. Говоря попросту, такие семейства не переносят друг друга, как Монтекки и Капулетти. В других же случаях, наоборот, некоторые гены присутствовали только совместно с другим определенным семейством генов.
Ученые, по сути, выявили некую "экосистему" генов, которые либо взаимодействуют, либо конкурируют друг с другом. Но в любом случае, они каким-то образом зависят друг от друга. А раз так, то в генетической эволюции появляются элементы предсказуемости. Зная такие механизмы, можно прогнозировать будущую эволюцию генома.
По мнению авторов, последствия данного исследования являются революционными . Ученые считают, что им удалось "открыть дверь" для множества возможностей в синтетической биологии, медицине и науке об окружающей среде. Например, теперь можно изучать, какие гены поддерживают гены устойчивости бактерий к антибиотикам. Этот же подход можно использован для синтеза новых вакцин и лекарственных препаратов. Более того, полученные результаты помогут создать микроорганизмы, предназначенные для улавливания углерода или разложения загрязнений, присутствующих в окружающей среде, а значит, эффективно бороться с изменением климата и загрязнением окружающей среды.
По мнению авторов, эти исследования могут открыть самые неожиданные перспективы. Впрочем, по мнению их коллег, новая теория должна получить дополнительные подтверждения.
Научная работа опубликована в издании PNAS.