เรามาที่นี่เพื่อบอกคุณอีกครั้งว่าวิวัฒนาการนั้นเกิดขึ้น- ตัวอย่างเช่น ในทะเลสาบเมนโดตา รัฐวิสคอนซิน แบคทีเรียวิวัฒนาการเป็นวงวนไม่สิ้นสุด ลองคิดดูสิวันกราวด์ฮอกถ้ามันถูกวางไว้ใต้น้ำและในระดับจุลภาค
การศึกษาใหม่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน ค้นพบว่าสายพันธุ์แบคทีเรียในทะเลสาบมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาหนึ่งปี ซึ่งดูเหมือนจะเป็นการตอบสนองต่อฤดูกาลที่เปลี่ยนแปลงซึ่งเปลี่ยนสภาพแวดล้อมไปอย่างสิ้นเชิง
ในฤดูหนาวถูกปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง แต่เมื่อน้ำแข็งละลายในฤดูร้อน มันก็จะถูกสาหร่ายปกคลุมไปหมด การเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อทะเลสาบ- สายพันธุ์ที่เหมาะกับน้ำเย็นจัดและน้ำเย็นจัดจะเจริญเติบโตได้ในฤดูหนาว และในฤดูร้อน สายพันธุ์ที่ปรับให้เข้ากับสภาพอากาศที่อบอุ่นกว่าจะมีวันได้รับแสงแดด
ทีมวิเคราะห์ตัวอย่างจุลินทรีย์ 471 ตัวอย่างที่เก็บมาเป็นเวลา 20 ปี โดยพิจารณาความแปรผันทางพันธุกรรมภายในและระหว่างสายพันธุ์ในช่วงเวลานั้น พวกเขารวบรวมจีโนมของแบคทีเรียทั้งหมด 2,855 จีโนม และพบว่าความแปรผันทางพันธุกรรมนั้น “พบได้บ่อยและบ่อยครั้ง” โดยมีรูปแบบตามฤดูกาลเป็นวัฏจักรที่สังเกตได้ในร้อยละ 80
อย่างที่คุณคาดหวัง ความหลากหลายของยีนนั้นผันผวนไปตามรุ่น แต่ที่น่าแปลกใจกว่านั้นคือมีหลายร้อยสายพันธุ์ที่เกือบจะกลับสู่สภาพทางพันธุกรรมที่เกือบจะเหมือนกับสถานะที่พวกเขาเคยครอบครองมาหลายพันรุ่นก่อนหน้านี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าจุลินทรีย์มีชีวิตอยู่ได้เพียงไม่กี่วัน ดังนั้นคุณจึงสามารถวิเคราะห์วิวัฒนาการนับพันรุ่นได้ในเวลาเพียงหนึ่งปี
ทีมงานค้นพบรูปแบบเดียวกันนี้ เล่นปีแล้วปีเล่าราวกับว่าติดอยู่ในวง
“ฉันรู้สึกประหลาดใจที่ชุมชนแบคทีเรียส่วนใหญ่กำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้” Robin Rohwer นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน กล่าวในห้องทดลองของ Brett Baker ผู้เขียนร่วมในคำแถลง- “ฉันหวังว่าจะได้ดูตัวอย่างเจ๋งๆ สักสองสามตัวอย่าง แต่มีหลายร้อยจริงๆ”
ดูเหมือนว่านักวิจัยสรุปว่านิเวศวิทยาและวิวัฒนาการเป็นของคู่กัน และการทำความเข้าใจนี้อาจเป็นประโยชน์อย่างมากในการศึกษาจุลินทรีย์และอื่นๆ
“การศึกษาครั้งนี้เป็นตัวเปลี่ยนเกมทั้งหมดในความเข้าใจของเราว่าชุมชนจุลินทรีย์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป” เบเกอร์กล่าวเสริม “นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของสิ่งที่ข้อมูลเหล่านี้จะบอกเราเกี่ยวกับนิเวศวิทยาของจุลินทรีย์และวิวัฒนาการในธรรมชาติ”
วัฏจักรวิวัฒนาการอันแปลกประหลาดนี้ปรากฏชัดเป็นพิเศษในปี 2012 เมื่อทะเลสาบแห่งนี้ประสบกับสภาวะที่แปลกประหลาด ฤดูร้อนที่ร้อนและแห้งกว่าหมายความว่าน้ำแข็งละลายเร็ว นอกจากนี้ยังมีน้ำไหลลงสู่ทะเลสาบลดลง และสาหร่ายซึ่งเป็นแหล่งไนโตรเจนอินทรีย์ที่สำคัญสำหรับแบคทีเรียก็ขาดแคลน ในขณะเดียวกัน มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในยีนที่ควบคุมการเผาผลาญไนโตรเจนของแบคทีเรีย
เพิ่มเติมด้วยเหตุการณ์ต่างๆ เช่น ฤดูร้อนปี 2012 ที่คาดการณ์ไว้ในแถบมิดเวสต์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ข้อค้นพบของการศึกษามีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่ง
“การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศค่อยๆ เปลี่ยนแปลงฤดูกาลและอุณหภูมิเฉลี่ย แต่ยังทำให้เกิดเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วอย่างกะทันหันมากขึ้น” โรห์เวอร์กล่าว “เราไม่ทราบแน่ชัดว่าจุลินทรีย์จะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างไร แต่การศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่าพวกมันจะมีวิวัฒนาการเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทั้งแบบค่อยเป็นค่อยไปและกะทันหัน”
การศึกษานี้ตีพิมพ์ในจุลชีววิทยาธรรมชาติ-
