Еволюція виявилася не такою випадковою, як вважали вчені

Вчені часто уявляють еволюцію як тривимірний «ландшафт пристосованості», вершинами якого є найбільш пристосовані види. Раніше вважалося, що на цьому етапі еволюція відбувається випадковим або нейтральним чином, але нове дослідження вчених з Ізраїльського технологічного інституту (Техніон) показало, що це не так, повідомляє Science Alert.

«Еволюцію часто описують як процес сходження до вершин пристосованості, під час якого організми краще адаптуються до навколишнього середовища і тим самим підвищують свої шанси на виживання. Однак іноді організми стикаються з кількома еволюційними траєкторіями, що забезпечують однаковий рівень пристосованості. Це ставить питання про те, як саме еволюція робить вибір між такими рівноцінними шляхами», — каже біолог Наама Бреннер.

У біології явище, за якого різні організми досягають однакових піків пристосованості, називають виродженістю. Біологічні ландшафти часто характеризуються високим ступенем виродженості: багато видів мають приблизно однаковий рівень пристосованості, навіть якщо дійшли до нього різними шляхами.

«На інтуїтивному рівні може здатися, що в таких умовах еволюція просто хаотично блукає між цими станами. Однак ми показуємо, що насправді це не так», — написали вчені у своїй статті.

Вчені розробили спрощену математичну модель, щоб проаналізувати виживання популяцій на плоских і вироджених ландшафтах, враховуючи природний відбір і мутації — процеси, характерні для реального світу. Потім за допомогою додаткових прогнозів та комп’ютерного моделювання дослідники перевірили, як протікає еволюція протягом сотень поколінь і до яких результатів вона може призвести.

У результаті вони виявили щось, що суперечить гіпотезі про випадковий характер процесу еволюції. Досягнувши рівня максимальної пристосованості, організми продовжували переміщатися в його межах до ділянки з найбільш пологим рельєфом, навіть за відсутності будь-якої «переваги в пристосованості».

Цей «спрямований дрейф» веде в області, де специфічні ознаки популяції краще захищені від мутацій та інших збурень. Саме тут і проявляється перевага для виживання — у тих зонах «ландшафту», які є більш стійкими до подібних змін.

«На гладких різноманіттях, що відповідають рівній пристосованості, виникає прихована тенденція, яка детерміновано спрямовує популяції, що еволюціонують, до більш пологих ділянок. Ця тенденція є результатом взаємодії між мінливістю популяції та геометрією ландшафту», — заявили вчені.

За словами дослідників, це має важливе значення для теорії еволюції. У ході такого спрямованого дрейфу групи, що еволюціонують, можуть набути стійкості та життєстійкості як побічний ефект, без будь-якого специфічного еволюційного тиску.

Автори дослідження також вважають, що незначні біологічні варіації можуть відігравати важливішу роль, ніж вважалося раніше: можливо, вони дозволяють виявити справжню конфігурацію ландшафту пристосованості та зрозуміти, як популяція переміщувалася по ньому в процесі еволюції.

Нагадаємо, нещодавно вчені дослідили викопні черепи, які змінили уявлення про еволюцію. Виявилося, що збільшення розміру мозку приматів не було пов’язане з розвитком гострого зору.