Ще з тих часів, коли еволюційні ідеї були вперше сформульовані, вчених займає питання: чи можна повернути еволюцію назад?
Сам Дарвін вважав еволюцію незворотною; він писав: «Вигляд, який раз зник, ніколи не може з'явитися знову, якби навіть знову повторилися абсолютно тотожні умови життя». Однак якщо говорити про менш масштабні події, відповідь не так очевидна. Сучасник Дарвіна Долло також виступав за незворотність, сформулювавши навіть власний закон: «Організм ні цілком, ні навіть частково не може повернутися до стану, вже здійсненого в ряду його предків».
Справді, легко собі уявити, як п'ятипала кінцівка ссавця, що потрапив у водне середовище, знову регресує до куди давнішої форми плавника. Однак це саме регрес, рух до спрощення, але не в строго зворотному напрямку, в якому колись кінцівка розвинулася з плавника.
Насправді ж, в ряді випадків відповісти на питання про зворотність еволюційних змін виявилося не так-то просто. Наприклад, у 2003 р. в одному дослідженні були розглянуті крила у цілої низки комах: протягом мільйонів років ці види то купували крила, то втрачали їх, то «відрощували» знову. Однак незабаром еволюційне дослідження одного білка показало протилежне: він не може повернутися до своєї давнішої форми.
За словами професора Джеффа Гора (Jeff Gore), вчених заплутує сама постановка питання - слід питати не те, чи може еволюція піти назад, а те, як і коли це відбувається. Таким дослідженням і зайнявся Гор зі своєю командою на прикладі розвитку у бактерій стійкості до антибіотиків, конкретніше кажучи - до цефотаксиму.
Робоча модель для цих досліджень була створена кілька років тому командою гарвардських вчених, які показали, що в придбанні бактерією повної стійкості до цього антибіотику вона обов'язково повинна придбати п'ять певних мутацій. Кожна з них все збільшує стійкість і, як наслідок, вони можуть з'являтися послідовно, в будь-якому порядку, все нарощуючи і нарощуючи стійкість бактерії до цефотаксиму.
Можливі шляхи руху бактерії по «шляху п'яти мутацій» в цьому випадку можна узагальнити в діаграмі; всього варіантів руху виходить 120, починаючи від абсолютної схильності до дії антибіотика (0 мутацій) і аж до повної стійкості (5 мутацій). Однак тоді вже вчені показали, що в реальності бактерії рухаються лише 18-ма варіантами шляху.
Цю модель і використовувала група Джеффа Гора, задавшись питанням про те, чи здатні бактерії знову послідовно втрачати стійкість до цефотаксиму - зрозуміло, в штучних умовах, в яких стійкість ця буде негативно позначатися на виживаності. Було показано, що стану, що відрізняються всього на одну мутацію, завжди обратими, але в міру накопичення числа мутацій «шлях назад» виявляється все менш і менш можливим.
"Таким чином, вперше продемонстровано, як зворотність змін визначається еволюційною дистанцією між ними, - додає Джефф Гор, - В експериментах на даній системі критичною точкою є чотири мутації: коли бактерія отримує всі чотири, до початку вона повернутися більше не зможе ".
Публікація MIT News