Озеро Мендота в Висконсине трансформируется из-за смены сезонов: зимой покрывается льдом, а летом водорослями. В новом исследовании ученые изучили озеро и обнаружили в нем организм, застрявший в эволюционных петлях из-за циклических сдвигов климата, пишет Science Alert.

Новое исследование было проведено командой из Техасского университета в Остине. В ходе исследования ученые проанализировали 471 образец микробов озера, собранных за два десятилетия, а затем изучили генетические изменения внутри видов и между ними с течением времени.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Данные показали, что тысячи видов бактерий эволюционируют в течение поколений, а затем возвращаются почти к идентичному состоянию по мере смены сезонов. Поскольку микробы на самом деле живут лишь несколько дней, речь идет о генетической эволюции, пересекающей тысячи поколений в течение одного года.

По словам соавтора исследования, морского ученого из Техасского университета в Остине Бретта Бейкера, эти циклы повторялись из года в год. Из 2855 изученных бактериальных геномов циклические сезонные изменения были обнаружены в 80% из них. Авторы исследования также отмечают, что полученные ими данные на самом деле полностью меняет наше понимание того, как микробные сообщества меняют со временем. Более того, ученые считают, что новые данные также многое расскажут о микробной экологии и эволюции в природе.

Анализ ученых показал, что по мере изменения условий окружающей среды различные штаммы бактерий смогли процветать и в конце концов стали доминирующими, усиливая позиции других штаммов, когда времена года менялись. Около 20% изученных видов также показали более устойчивую модель генетических изменений, которая охватывает десятилетия.

Это поведение особенно заметно в 2012 году, когда озеро пережило более жаркое и засушливое лето. Авторы исследования заметили существенный сдвиг в генах, управляющих азотным метаболизмом бактерий в тот период. Предполагается, что это произошло из-за более низкого уровня водорослей, вырабатывающих азот.

Команда также использовала суперкомпьютер, что помогло им значительно ускорить процесс. Ученые собрали метагеномы из каждого образцы воды, что позволило им тщательно изучить ДНК генетических последовательностей фрагментов ДНК с течением времени.

По словам соавтора исследования, микробиолога Робина Ровера из Техасского университета, результаты их с коллегами работы показывают, что экология и эволюция, вероятно, идут рука об руку, а не действуют по отдельности. Авторы исследования также отмечают, что это важное открытие, особенно, когда речь идет об изучении Земли, которая продолжает нагреваться.

Знание того, какие штаммы бактерий будут доминировать, помогает ученым понять, сколько углерода могут поглотить озера и как водные пищевые цепи могут пострадать из-за адаптации к более теплым сезонам. Это знание особенно важно в условиях изменения климата, которое постепенно смещает времена года и изменяет средние температуры, а также вызывает экстремальные погодные явления.

Ранее Фокус писал о том, что ученые считают, что эволюция вовсе не так случайна, как считалось.