Ewolucja to nie przypadek. To odkrycie zmieni postrzeganie życia
Od dawna uważano, że ewolucja jest procesem złożonym i nieprzewidywalnym, a jej wpływ na życie na Ziemi postrzegano jako chaotyczny. Jednak co, jeśli kryje się w niej pewien porządek? Tę hipotezę stawia zespół naukowców z Uniwersytetu w Nottingham.
Przełomowe badania dotyczące ewolucji
Profesor James McInerney oraz doktor Alan Beavan z Uniwersytetu w Nottingham sugerują, że proces ewolucji może być mniej losowy, niż dotychczas przypuszczano. Ich odkrycia mogą znacząco zmienić podejście do takich wyzwań jak oporność na antybiotyki, choroby zakaźne czy zmiany klimatyczne.
Badacze przeanalizowali tzw. pangenom — zbiór wszystkich genów występujących w danym gatunku lub grupie organizmów. Chcieli w ten sposób ustalić, czy ewolucja jest serią przypadków, czy też istnieje pewien wzorzec, który nią kieruje.
Pangenom jako mapa genetycznej różnorodności
Pangenom zawiera pełną różnorodność genetyczną gatunku, obejmując zarówno geny wspólne dla wszystkich osobników (genom podstawowy), jak i unikalne geny obecne tylko u niektórych jednostek (genom dodatkowy). Choć poszczególne osobniki mogą różnić się składem genetycznym, pangenom jako całość pozwala naukowcom określić, które geny są kluczowe dla przetrwania, a które przynoszą dodatkowe korzyści.
Zastosowanie algorytmu Random Forest
Naukowcy wykorzystali metodę uczenia maszynowego o nazwie Random Forest, opartą na zestawie drzew decyzyjnych. To narzędzie analizy danych pomaga w podejmowaniu decyzji lub przewidywaniu wyników. Struktura drzewa decyzyjnego przypomina rozgałęziające się drzewo, gdzie każda gałąź odpowiada za określone pytanie lub kryterium. W ramach badania przeanalizowano ponad 2500 kompletnych genomów bakterii, co umożliwiło szczegółową ocenę zależności między genami.
Rodziny genów — nowa idea w badaniach ewolucyjnych
Uczeni rozpoczęli od utworzenia tzw. rodzin genów z każdego genu w poszczególnych genomach, a następnie skupili się na ich analizie. Odkryli, że pewne geny nigdy nie występują w obecności innych, podczas gdy inne są od siebie zależne. Naukowcy zidentyfikowali w ten sposób ekosystem genowy, w którym geny współpracują lub się wykluczają. – Sprawia to, że proces ewolucji jest w pewnym stopniu przewidywalny.
Zdaniem profesora McInerneya, wyniki te mają przełomowy charakter. Odkrycie, że ewolucja nie jest całkowicie przypadkowa, otwiera nowe perspektywy w dziedzinach takich jak biologia syntetyczna, medycyna czy ochrona środowiska.
Dlaczego przewidywanie ewolucji jest ważne?
Te badania mają również praktyczne zastosowanie. Naukowcy mogą dowiedzieć się, które geny wspierają odporność na antybiotyki lub inne właściwości, co pozwoli na opracowanie skuteczniejszych metod leczenia. Zrozumienie współdziałania genów może przyczynić się do rozwoju terapii celowanych i medycyny spersonalizowanej.
Możliwe jest także zastosowanie wyników w inżynierii środowiskowej. Dzięki mikroorganizmom zdolnym do wychwytywania węgla lub rozkładania zanieczyszczeń można stworzyć narzędzia zmniejszające nasz negatywny wpływ na środowisko.
Medycyna personalizowana
Przewidywalność interakcji między genami może zrewolucjonizować medycynę spersonalizowaną. W przyszłości, dzięki lepszemu zrozumieniu genetyki pacjenta, lekarze będą mogli dokładniej przewidywać przebieg chorób i dobierać najbardziej odpowiednie metody leczenia. Badania te przybliżają nas do tego scenariusza.
