Випадковий характер генетичних мутацій означає, що еволюція значною мірою непередбачувана. Але нещодавні дослідження показують, що це не зовсім так, оскільки взаємодія між генами відіграє більшу роль, ніж очікувалося, у визначенні того, як змінюється геном. Відомо, що деякі ділянки геному більш схильні до мутацій, ніж інші, але нове дослідження припускає, що еволюційна історія виду також може відігравати певну роль у підвищенні передбачуваності мутацій. "Наслідки цього дослідження є нічим іншим, як революційними", - каже біолог-еволюціоніст з Ноттінгемського університету Джеймс Макінерні (James McInerney). "Продемонструвавши, що еволюція не така вже й випадкова, як ми колись думали, ми відкрили двері до безлічі можливостей у синтетичній біології, медицині та науці про навколишнє середовище". Біолог Ноттінгемського університету Алан Біван та його колеги використали обчислювальну потужність ШІ для дослідження понад 2 000 повних геномів бактерій Escherichia coli. Бактерії особливо хитрі, коли справа доходить до зміни їхньої ДНК, вони досить вправно крадуть гени з навколишнього середовища і вбудовують їх у свій геном. Цей процес, відомий як горизонтальне перенесення генів, дає бактеріям вільний доступ до нових ознак, таких як стійкість до антибіотиків - не потрібно довго чекати, поки селекція спрацює через кілька поколінь. Цікаво, що горизонтально перенесені гени, які належать до однієї базової групи, можуть опинитися в різних місцях геному бактерій. Вивчаючи горизонтальні гени в різних місцях, дослідники змогли побачити, як на них впливає безпосереднє оточення генів. Вони змогли перевірити уявний експеримент відомого еволюційного біолога Стівена Гоулда: відтворення стрічки історії еволюції щоразу призводить до іншого, непередбачуваного результату, оскільки шляхи еволюції залежать від непередбачуваних подій. https://twitter.com/blackpassiflora/status/1743304171703488824?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E1743304171703488824%7Ctwgr%5E485165486eaa9cd280d84259df8a04291bce3bbe%7Ctwcon%5Es1_c10&ref_url=https%3A%2F%2Fwww.sciencealert.com%2Fthe-forces-that-drive-evolution-may-not-be-as-random-as-we-thought Якби це було так, геном бактерії продовжував би еволюціонувати хаотично після набуття нового горизонтального гена. Але ШІ виявив закономірності передбачуваності в цих тисячах "повторів стрічки" після цих подій набуття генів. "Ми виявили, що деякі сімейства генів ніколи не з'являлися в геномі, коли певне інше сімейство генів вже було там, а в інших випадках деякі гени дуже сильно залежали від присутності іншого сімейства генів", - пояснює мікробіолог Ноттінгемського університету Марія Роза Домінго-Сананес (Maria Rosa Domingo-Sananes). Отже, історія геному, тобто кількість генів, які він має на даний момент, може визначити, які гени він матиме або не матиме в майбутньому. Ми вже бачили натяки на це раніше, коли гени, які тісно фізично розташовані на генетичних молекулах, втрачалися або набувалися разом - зчеплені гени - але це також відбувалося і з генами, які не мали тісного фізичного зв'язку в геномах бактерій. "Деякі аспекти еволюції є детермінованими - тобто вони, ймовірно, відбуватимуться кожного разу, коли ми відтворюватимемо касету", - підтверджують Бівен та його команда у своїй статті. "Присутність або відсутність гена можна передбачити лише на основі інших генів у геномі. Наприклад, гіпотетичний ген А може передбачити наявність гена В лише за відсутності гена С". Це не порушує правило випадкових мутацій; це радше означає, що сили природного відбору працюють і на молекулярному рівні, що донедавна ми не мали обчислювальних потужностей, щоб повністю побачити. По суті, самі геноми є власними мікроскопічними екосистемами, в яких гени можуть допомагати або заважати один одному. Отже, хоча перемотування стрічки еволюції кишкової палички все одно показуватиме щоразу іншу еволюційну траєкторію, тут також будуть сотні й тисячі передбачуваних подій, з чіткими закономірностями, що з'являться при повторному перегляді. "На основі цієї роботи ми можемо почати досліджувати, які гени "підтримують", наприклад, ген стійкості до антибіотиків", - пояснює Бівен. "Тому, якщо ми намагаємося усунути стійкість до антибіотиків, ми можемо впливати не лише на основний ген, але й на гени, що його підтримують".