หลักฐานใหม่เผยให้เห็นวิวัฒนาการของตัวเองอาจมีการพัฒนาจริง

การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ชี้ให้เห็นว่าวิวัฒนาการของตัวเองสามารถพัฒนาขึ้นอยู่กับแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม นี่หมายความว่าไม่เพียง แต่ทำสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนเวลาทั่วไปแต่กระบวนการที่เปลี่ยนแปลงพวกเขากำลังเปลี่ยนแปลงเช่นกัน

นี่เป็นเรื่องยากที่จะศึกษาเนื่องจากช่วงเวลาขนาดใหญ่ที่สามารถมีส่วนร่วมในวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นนักชีววิทยาวิวัฒนาการของมหาวิทยาลัยมิชิแกน Bhaskar Kumawat และเพื่อนร่วมงานจึงหันไปใช้โปรแกรมการกลายพันธุ์แบบสุ่มและจำลองตัวเองที่แข่งขันในสภาพแวดล้อมดิจิตอลที่พวกเขาเผชิญกับรางวัลและความท้าทาย

ในชุดของการจำลองประชากรมีการเข้าถึงสององค์ประกอบ - หนึ่งรางวัลและหนึ่งพิษ อย่างไรก็ตามในบางสถานการณ์ส่วนประกอบเหล่านี้จะสลับลักษณะในอัตราที่รวดเร็ว, ระดับกลางหรือช้าซึ่งต้องการให้ประชากรปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่

การทดสอบเหล่านี้เผยให้เห็นกลไกสองอย่างของ 'Evolvability' ซึ่งกระบวนการวิวัฒนาการสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงในอัตราการกลายพันธุ์ของประชากร

"อัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้นไม่จำเป็นต้องนำไปสู่การพัฒนาที่ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง แต่มีผลกระทบแบบปรับตัวในวงกว้างเมื่อสัมผัสกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมมากมาย"อธิบายในกระดาษของพวกเขา

โดยทั่วไปแล้วในอัตราการกลายพันธุ์ของสภาพแวดล้อมที่มั่นคงจะลดลงเนื่องจากการกลายพันธุ์แบบสุ่มมาพร้อมกับความเสี่ยงของผลกระทบเชิงลบ อัตราการกลายพันธุ์ยังลดลงเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงเร็วเกินไป

ด้วยการท้าทาย 'สิ่งมีชีวิต' เสมือนจริงที่มีช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงสลับกับการขับกล่อมปกติของสภาวะปกติความสมดุลระหว่างความเสี่ยงของการกลายพันธุ์เชิงลบและความจำเป็นในการปรับให้เข้ากับความแปลกใหม่ค่อยๆเปลี่ยนไป

สิ่งนี้นำไปสู่อัตราการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นทำให้สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ได้อย่างรวดเร็ว

“ น่าทึ่ง…เราเห็นว่าประชากรรักษาอัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงในอัตรากลาง” Kumawat และเพื่อนร่วมงานพบ-

กลไกที่สองดูเหมือนว่าจะปรับแต่งภูมิทัศน์ของการกลายพันธุ์เหล่านี้ในลักษณะที่ช่วยให้ชีวิตสามารถเลื่อนไปมาระหว่างสภาพแวดล้อมที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ในรุ่นต่าง ๆ เช่นระหว่างสภาพแห้งแล้งและชื้น

ประชากรเสมือนจริงที่เห็นได้อย่างต่อเนื่องระหว่างสภาพแวดล้อมใหม่และสภาพแวดล้อมที่คุ้นเคยจบลงด้วยการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นหลายพันเท่าในที่สุดการค้นหาชุดค่าผสมที่ช่วยให้พวกเขาสามารถสลับระหว่างลักษณะตรงข้ามที่จำเป็นได้ง่ายขึ้น

"ย่านการกลายพันธุ์ที่ประชากรสิ้นสุดลง - การค้นหาผ่านวิวัฒนาการ - เป็นสถานที่ที่การกลายพันธุ์ครั้งเดียวสามารถกำหนดค่าเส้นทางนี้ใหม่ได้"อธิบายนักชีววิทยาวิวัฒนาการของมหาวิทยาลัยมิชิแกน Luis Zaman

แต่การเพิ่มขึ้นของการพัฒนานี้เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อการเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมมีระยะเวลานานพอระหว่างสวิตช์แต่ละครั้ง - 30 ชั่วอายุคน

อย่างไม่น่าเชื่อเมื่อเพิ่มขึ้นของการพัฒนาที่เกิดขึ้นพวกเขาดูเหมือนจะติดแม้หลังจากการกลายพันธุ์เพิ่มเติม นี่อาจเป็นวิถีชีวิตที่สามารถจัดเรียงความซับซ้อนได้มากขึ้นในช่วงเวลาวิวัฒนาการ

การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดเลียนแบบเซลล์เดียวที่มีเพศสัมพันธ์ที่มีเพศสัมพันธ์นักวิจัยมีคุณสมบัติ แต่พวกเขาเชื่อว่าหลักการเหล่านี้ยังคงมีแนวโน้มที่จะมีบทบาทมากกว่าคำศัพท์ที่ยาวนานกว่าสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น

ในขณะที่แนวคิดของวิวัฒนาการที่พัฒนาขึ้นยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่บ้างตัวอย่างใหม่เกิดขึ้นจากการศึกษาในแบคทีเรีย

"ชีวิตเป็นสิ่งที่ดีจริงๆในการแก้ปัญหา"บอกว่าZaman "ทำไมวิวัฒนาการจึงมีความคิดสร้างสรรค์ดูเหมือนว่าบางทีความสามารถนั้นอาจเป็นสิ่งที่พัฒนาขึ้นเอง"

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในPNAs-