Биологи из США доказали, что на молекулярном уровне эволюция носит непредсказуемый и необратимый характер. Моделируя эволюцию белка, они показали, что новые мутации зависят от предыдущих, а со временем вернуться назад и убрать накопленные мутации (без вреда для белка) становится все сложнее. Результаты исследования представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Джошуа Плоткин (Joshua B. Plotkin) и его коллеги из Университета штата Пенсильвания работали с самым простым проявлением эволюции: отсекающим отбором, который благоприятствует мутациям, оказывающим лишь незначительное воздействие на жизнь организма в неизменной среде — в отличие от позитивного отбора, поощряющего мутации, которые укрепляют организм в новых условиях.

Ученые взяли белок argT, обладающий простейшей структурой, и начали моделировать десять миллионов лет эволюции.

Биологи вводили в argT случайные мутации, отказываясь только от тех, что существенно влияют на устойчивость белка. Также они смотрели, принял бы белок позднейшую мутацию, не получив одну из первых в списке.

Оказалось, что

мутации в большой степени зависят друг от друга: многие поздние сдвиги разрушили бы белок, если бы их эффект не смягчали предшествующие. Кроме того, оказалось невозможным отключить ранние мутации, не подвергнув белок риску распада.

«Если вы попытаетесь вернуться назад и после серии изменений отключите одну из первых, структура белка начнет рушиться», — поясняет Плоткин.

Зависимость одних мутаций от других, а также их укоренение в структуре белка говорит о том, что ход эволюции крайне сложно предсказать и невозможно развернуть назад.

«Мутации, которые приходят первыми, определяют границы допустимого для последующих. История на самом деле направляет эволюцию по определенному пути. Если отмотать назад пленку жизни, пользуясь знаменитой метафорой Гулда, то она окажется совсем другой», — резюмирует Плоткин.