Bakterie se přímo před zraky vědců změnily natolik, že se vlastně vyčlenily ze svého druhu.
Je to poprvé, co se v laboratoři povedlo zachytit tak zásadní evoluční skok.
Prostřídání třiceti tisíc generací lidstvu trvalo víc než půl milionu let, tedy podstatně delší dobu, než jaká nás dělí od neandrtálců. U bakterií druhu Escherichia coli však výměna stejného počtu pokolení trvá jen pár let a je tak možné po celou dobu sledovat, co se s mikroby děje.
Evoluční biolog Richard Lenski z Michigan State Univerzity začal s nyní už proslaveným experimentem v roce 1988. Vzal jednu bakterii Escherichia coli, nechal ji množit, potomky rozdělil do dvanácti populací. Každá měla k dispozici jednu zkumavku, svůj „vesmír“. Během následujících let se bakterie množily a umíraly, přičemž se vystřídalo víc než 44 tisíc generací.
Z počátku se jednotlivé „vývojové větve“ od sebe příliš nelišily. Všechny bakterie rychleji rostly a proti původnímu exempláři se i zvětšily, což lze přičíst tomu, že doslova vyrůstaly na hroznovém cukru. Živný roztok obsahoval kromě glukózy ještě citran - sůl kyseliny citronové. Tuto živinu ale E. coli normálně využít nedokáže. Velký bakteriální třesk Zvětšování mikrobů pokračovalo, až byli dvakrát větší než jejich prapředek. Kromě toho se dokážou množit o sedmdesát procent vyšší rychlostí. K těmto změnám došlo vlivem náhodných mutací a přirozeného výběru.
Když se „počítadlo generací“ přehouplo přes hodnotu 31 500, stalo se v jedné ze zkumavek něco zcela mimořádného. Tamní bakterie se naučily využívat druhou živinu v roztoku jako zdroj uhlíku. Tato varianta, která dostala označení Cit+, se pak od ostatních začala odlišovat. Zvýšil se počet bakterií v populaci a také jejich vzájemná odlišnost narůstala.
Skutečnost, že varianta Cit+ samovolně vznikla, je o to podivuhodnější, že neschopnost zpracovat za běžných podmínek citran je jedním ze znaků, podle nichž bakteriologové Escherichia coli odlišují od dalších druhů.
I mikrob musí mít kliku Než si bakterie začaly na citranu pochutnávat, proběhly miliardy mutací. Došlo k tomu navíc jen v jednom případě. Vznik kmene Cit+ je tedy výsledkem vzácného sledu událostí.
Vědci se pokusili přehrát si znovu evoluci s různými výchozími body a využili uschované starší vzorky. Při kultivaci bakterií z prvních patnácti tisíc generací se žádný mutant Cit+ neobjevil, ani když šel počet vypěstovaných jedinců do bilionů. Novější pokolení ale už jevily větší ochotu vyvinout se ve variantu schopnou citran využívat. Ke klíčové změně došlo někde kolem generace s pořadovým číslem 20 000, uvedl Lenski spolu s kolegy v odborném časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
V současnosti probíhají pokusy podobné tomu z michiganské laboratoře v mnoha vědeckých pracovištích na celém světě. Díky stále levnějším přístrojům na čtení genomu je nyní navíc možné sledovat změny v organismech mnohem lépe, než mohl Richard Lenski na počátku svého experimentu doufat. Můžeme se tak těšit na důkladnější nahlédnutí do kuchyně evoluce.
Už v této fázi práce amerického týmu potvrdila, jak velkou roli hraje v evoluci náhoda. Jedna změna v dávné minulosti otevírá cestu, která bude před organismy s odlišnou historií možná navždy skryta.
***
Dvacet let života ve zkumavce Evoluční biolog Richard Lenski z Michigan State Univerzity sleduje změny ve dvanácti liniích bakterie Escherichia coli už dvě desetiletí. Muselo se vystřídat přes třicet tisíc generací mikrobů, než došlo k zásadní změně. Vznikl mutant, který se naučil zpracovávat citran, živinu, kterou „normální“ Escherichia coli využít nedokáže.
Tento fakt se dokonce běžně využívá k rozlišení Escherichia coli od jiných druhů mikrobů.
V tlustém střevu každého teplokrevného živočicha, tedy i člověka, žijí bakterie Escherichia coli v hojném počtu.
Bez tohoto organismu by trávicí pochody řádně nefungovaly.
Pro genetiky je tento druh zvlášť významný.
Šlo o jeden z prvních druhů, jehož DNA byla kompletně zmapována.
