Prof. Supreet Sainiho výzkumná skupina v IIT-Bombay používá mikroby k pochopení toho, co dělá evoluci nepředvídatelnými a deterministickými zároveň. | Fotografický kredit: Zvláštní ujednání
V průlomu, který vrhá nové světlo na jednu z nejzajímavějších otázek biologie, vědci v IIT-Bombay ukázali, že jemné rozdíly v tom, jak jsou prezentovány živiny různé evoluční cesty.
Zjištění byla zveřejněna ve dvou příspěvcích v NPJ systémy Biologie a aplikace a Ekologie a evoluce BMC.
Experimenty vedené Supreetem Sainim se zaměřily na mikroby Vykazovali chillběžná střeva bakterie a Saccharomyces cerevisiaeTyp kvasinek široce používaných při pečení.
Vědci navrhli studii, aby otestovali, zda mikroby záleží na tom, co jedí, a o tom, jak se podávají. Používali chemicky příbuzné cukry glukózy a galaktózu, ale zabalili je jinak. Jedna skupina mikrobů obdržela jednoduchou směs těchto dvou, zatímco jiní byly krmeny laktózou nebo melibiózou, komplexní cukry vyrobené ze stejných složek, ale odlišně se spojily.
„Vybrali jsme cukry, které jsou chemicky spojeny. Naším cílem bylo zjistit, zda mikroby záleží na tom, jak se jídlo podává,“ řekl prof. Saini.
Více než 300 generací se mikroby vyvíjely podél nápadně různých cest. V E. coliJedna skupina rostla rychleji, zatímco druhá produkovala více biomasy. Populace kvasinek byly podobně divergentní. Genetické studie odhalily, že k těmto adaptacím přispělo několik mutací.
„Neočekávali jsme, že tyto jemné rozdíly vytvoří zcela odlišné adaptivní cesty,“ uvedla Neetika Ahlawat, postdoktorandská učence a autorka obou studií. „Zjištění naznačují, že způsob, jakým buňka reaguje na živinu, může ovlivnit, které mutace jsou prospěšné a jaké cesty se může vydat.“
Když vědci přenesli tyto vyvinuté populace obou E. coli a kvasinky do nového cukru, jejich růst následoval vzorec. Tento jev, nazývaný pleiotropická reakce, odkazuje na vedlejší účinky adaptace v jednom prostředí ovlivňujícím chování v druhém.
„Je to příjemné připomenutí, že evoluce je jak flexibilní, tak omezená,“ řekla Pavithra Venkataraman, bývalá studentka PhD v IIT-Bombay a autorka Studie E. coli. „Ve stejném prostředí byl výsledek nepředvídatelný a prokázal možnou flexibilitu v evoluci. Pleiotropní vedlejší účinky tohoto vývoje však byly překvapivě konzistentní. Jak dobře se vyvíjela populace jinde na základě toho, jak se jeho předchůd choval.“
Důsledky sahají daleko za akademický zájem. Pečlivým vylepšením kombinací živin může být vědci schopni nasměrovat mikrobiální vývoj a vytvářet kmeny, které rostou rychleji nebo jsou účinnější, otevírat dveře pro aplikace v potravinách a nápojích, lékárnách a biopalivách. Studie také navrhuje strategii bojovat proti rezistenci na antibiotika omezením evolučních cest dostupných pro patogeny.
„Dokázali jsme si představit použití zdrojů k omezení evolučních cest dostupných na patogenech, což ztěžuje rezistenci na antibiotiku vůči objevu,“ řekl prof. Saini. „Je to stále časné dny, ale vyhlídka je vzrušující.“
Stejně jako příběh sci -fi s několika možnými zakončeními začíná evoluce ze stejného výchozího bodu, ale může se rozvinout nekonečnými způsoby. Studie IIT-Bombay odhalily, že zatímco cesta může být nepředvídatelná, pochopení skrytých pravidel za adaptací by nám mohlo umožnit předvídat, kam může evoluce nakonec vést.
purnima.sah@thehindu.co.in
Publikováno – 26. srpna 2025 06:00
