День сурка: открыто озеро, где жизнь эволюционирует, чтобы в итоге снова начать всё сначала.

Подобно Биллу Мюррею в фильме "День сурка", бактерии в озере Висконсина находятся в бесконечном цикле, из которого, похоже, не могут выбраться. В новом исследовании ученые попытались выяснить причины этого явления, как сообщает PHYS.org.

Исследовательская группа установила, что в течение года большинство отдельных видов бактерий в озере Мендота быстро эволюционируют. Это, вероятно, связано с резкими изменениями времен года. Анализ показал, что генетические вариации будут меняться в течение поколений, однако сотни отдельных видов вернутся к почти идентичным копиям, которые были генетически до тысячи или около того поколений давления эволюции. Стоит отметить, что жизнь отдельных микробов составляет всего несколько дней, а не целые сезоны — ученые сравнили геномы бактерий для анализа изменений видов с течением времени.

Согласно словам соавтора исследования, научного сотрудника Техасского университета в Остине Робина Ровера, команда была поражена тем, что значительная часть бактериального сообщества претерпевает подобные изменения. Исследователи ожидали найти лишь несколько интересных случаев, но их оказалось сотни.

Известно, что озеро Мендота претерпевает сильные изменения от сезона к сезону: зимой оно покрыто льдом, а летом — водорослями. В рамках одного и того же вида бактерий штаммы, лучше адаптированные к определенным условиям окружающей среды, будут вытеснять другие штаммы в течение сезона, в то время как другие штаммы получат возможность проявить себя в другие сезоны.

В процессе исследования ученые использовали уникальный архив из 471 образца воды, собранных на протяжении двух десятилетий в озере Мендота. Для каждого образца они собрали метагеном, который включает все генетические последовательности из фрагментов ДНК, оставленных бактериями и другими организмами. В результате исследователи смогли собрать самый длинный временной ряд метагенома, когда-либо полученный из естественной системы.

По словам Ровера, результаты исследования радикально изменяют наше понимание того, как микробные сообщества изменяются со временем. Более того, ученые считают, что данное исследование — это лишь начало того, что мы можем узнать о микробной экологии и эволюции в природе. Команда также отметила, что им удалось выявить более длительные генетические изменения.

Наблюдения показывают, что в 212 году озеро столкнулось с необычными условиями: ледяной покров исчез рано, лето оказалось суше и жарче обычного, а поток воды из реки, впадающей в озеро, значительно сократился. Ученые также заметили, что водоросли, которые считаются важным источником органического азота для бактерий, стали более редкими, чем обычно. Кроме того, исследователи обнаружили, что в тот год бактерии в озере испытали значительный сдвиг генов.

Команда считает, что из сотен изученных бактерий им удастся выявить лишь одну или две с долгосрочным сдвигом. Однако вместо этого значительные изменения последовательностей были обнаружены у каждой пятой. Ученые отметили, что им удалось изучить только один вид, но они полагают, что некоторые другие виды также претерпели изменения.