Revolucionarno otkriće o evoluciji: Proces nije nasumičan, naučnici konačno pronašli obrazac

Foto: Shutterstock

Evolucija je oduvek smatrana procesom koji se bazira na slučajnosti, sa mnoštvom nepredvidivih faktora koji oblikuju život na Zemlji. Međutim, nova studija tima naučnika sa Univerziteta u Notingemu sugeriše da bi evolucija mogla biti mnogo manje nasumična nego što smo verovali. Ovo istraživanje, koje je predvodio profesor Džejms MekInerni i doktor Alan Bevan, pruža uvide koji bi mogli promeniti naše razumevanje evolucije i otvoriti nova vrata za napredak u sintetičkoj biologiji, medicini i ekologiji, piše Earth.com.

Evolucija je do sada bila viđena kao niz slučajnih mutacija i promena u organizmima, koje se prenose kroz generacije. Međutim, istraživanje koje je sprovedeno sa ciljem da se analizira pangenom, kompletan skup gena unutar jedne vrste, otkrilo je da postoji dublji obrazac u ovom procesu. Pangenom uključuje sve gene prisutne u različitim sojevima ili pojedincima iste vrste, pokrivajući osnovne gene koji su zajednički svim članovima vrste, ali i pristupne gene koji se pojavljuju samo kod nekih od njih.

Preporučujemo

Na osnovu analize pangenoma, tim je postavio pitanje da li evolucija zapravo ima predvidljive puteve. Da li je moguće da se evolucijske promene ne dešavaju potpuno slučajno, već da su utemeljene na istoriji gena, njihovim interakcijama i sličnostima među organizmima? Rezultati istraživanja sugerišu da postoji određeni nivo predvidljivosti u ovom procesu.

Da bi došli do ovih zaključaka, naučnici su koristili moćne algoritme mašinskog učenja, konkretno metodu Random Forest, koja im je pomogla da analiziraju ogromnu količinu podataka. Analiziran je skup od 2.500 kompletnijih genoma iz jedne bakterijske vrste, što je zahtevalo stotine hiljada sati računarskog procesiranja. Ovaj pristup omogućava da se otkriju obrasci koji bi bili previše složeni za ljudske analize. Kao rezultat toga, naučnici su mogli da uoče specifične interakcije među genima koje su bile ključne za evolucijske promene.

Kroz analizu, istraživači su stvorili porodice gena i uporedili kako se ponašaju u različitim genomima. Ispostavilo se da određene porodice gena nikada nisu bile prisutne u genomu kada su se već nalazili drugi geni, dok su drugi geni zavisili od prisutnosti specifičnih porodica gena. Ove interakcije među genima zapravo formiraju nevidljivi ekosistem koji čini evoluciju predvidljivijom.

Jedan od ključnih zaključaka ovog istraživanja jeste da geni unutar jednog organizma nisu izolovani, već međusobno komuniciraju i sarađuju, stvarajući obrazac koji može da bude predvidiv.

Dr Maria Rosa Domingo-Sananes sa Univerziteta Notingem Trent, koja je takođe učestvovala u istraživanju, objasnila je da su interakcije među genima napravile evoluciju donekle predvidljivom. Ovaj nevidljivi ekosistem koji povezuje gene omogućava naučnicima da prate koje gene treba ciljati u raznim biološkim procesima, uključujući one koji igraju ključnu ulogu u lekovima, vakcinama, ali i u borbi protiv klimatskih promena.

Ova otkrića nisu samo teorijska. Imaju i praktične implikacije koje mogu značajno uticati na naš svakodnevni život. Dr Bevan objašnjava da će nova saznanja pomoći u borbi protiv otpornosti na antibiotike.

- Na osnovu ovog rada, možemo početi da istražujemo koji geni podržavaju gen za otpornost na antibiotike - rekao je Bevan.

Zbog toga bi terapije u budućnosti mogle da targetiraju ne samo otporne gene, već i druge gene koji omogućavaju njihovu funkciju.

Ovakav pristup može otvoriti vrata razvoja novih, efikasnijih lekova i vakcina, kao i novih tehnika za suzbijanje bakterijskih infekcija koje su postale otporne na uobičajene tretmane. Osim toga, razumevanje genetskih mreža moglo bi omogućiti i inženjering mikroorganizama koji mogu da se koriste u ekologiji za smanjenje zagađenja i čak za borbu protiv klimatskih promena. Na primer, mikroorganizmi koji mogu da apsorbuju ugljen-dioksid ili razgrađuju štetne materije mogli bi igrati ključnu ulogu u smanjenju ekološkog otiska.

U oblasti medicine, nova saznanja mogu doprineti razvoju personalizovane terapije. Predvidljivost interakcija gena može omogućiti lekarima da bolje predviđaju kako će bolest napredovati u organizmu na osnovu specifičnih genetskih karakteristika pacijenta. Takođe, ovo bi omogućilo razvoj efikasnijih tretmana koji bi bili prilagođeni individualnim potrebama pacijenta, što bi moglo da bude ključ za poboljšanje tretmana mnogih bolesti.

Ova otkrića ne samo da ruše ranija verovanja o evoluciji, već otvaraju vrata za brojne nove mogućnosti u medicini, ekologiji i biotehnologiji. Mogućnost da se predvidi evolucija i manipuliše genetskim procesima mogla bi u budućnosti omogućiti naučnicima da unaprede zdravlje ljudi, reše problem klimatskih promena, pa čak i da unaprede poljoprivredu i proizvodnju hrane.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.

(Telegraf Nauka / Earth.com)