I Ricercatori che studiano la dinamica evolutiva dei batteri e dei virus in tubi di vetro di ribollimento hanno confermato una teoria evolutiva di fondamentale importanza agli ecologi che studiano la flora più esperta e la fauna nel selvaggio.
La teoria predice come il movimento delle persone fra le popolazioni differenti dell'specie influenza il cambiamento evolutivo in quelle popolazioni, specialmente riguardo alle interazioni coevolutionary fra le specie.
Ciò è un'emissione importante nella comprensione degli effetti a lungo termine della frammentazione aumentante degli habitat naturali dovuto le attività umane. Molti ecologi ritengono che la frammentazione del paesaggio naturale, separando le comunità degli organismi che erano stati connessi, abbia il potenziale di alterare i trattamenti evolutivi che permettono agli organismi di adattarsi a cambiare le circostanze locali. Questo studio fornisce la prova irrefutabile di supportare quel punto di vista.
Lo studio, pubblicato nell'emissione del 14 ottobre della Natura del giornale, ha esaminato il coevolution di un tipo comune di batteri, di Escherichia coli e di virus che lo infetta, chiamato batteriofago T7. I ricercatori potevano tenere la carreggiata gli adattamenti che sono sorto in entrambi i batteri e popolazioni del virus ed indicano che il reticolo degli adattamenti dipendeva sia dall'ambiente in cui gli organismi stavano sviluppando che la diffusione dei geni fra le popolazioni differenti.
Gli Ecologi usano il termine “flusso genico„ per descrivere la diffusione delle varianti genetiche che accompagna i movimenti delle persone. Questo studio fornisce la prima prova empirica diretta che il flusso genico attraverso un paesaggio eterogeneo può alterare la dinamica del coevolution.
“Lavorando con i microbi che passano attraverso circa dieci generazioni al giorno in laboratorio, potevamo tenere la carreggiata i cambiamenti evolutivi con tempo e rispondere alle domande che precedentemente erano state indirizzate soltanto teoricamente,„ ha detto Samantha Forde, un ricercatore postdottorale all'Università di California, Santa Cruz ed il primo autore del documento.
I co-author di Forde sono John Thompson, il professor dell'ecologia e della biologia evolutiva a UCSC e l'ecologo microbico Brendan Bohannan della Stanford University. Forde ha intrapreso gli studi come ricercatore postdottorale nel laboratorio di Bohannan a Stanford.
Secondo Thompson, la cronologia di evoluzione e della differenziazione di vita su Terra è fondamentalmente una cronologia dell'evoluzione delle interazioni di specie, o coevolution. Thompson è un fautore principale della teoria di mosaico geografica del coevolution, che sottolinea che ogni le specie è una collezione di popolazioni geneticamente distinte che sono collegate attraverso i paesaggi, con conseguente mosaici geografici complessi delle interazioni di specie che possono evolversi diversamente nelle posizioni differenti.
“Abbiamo una struttura teorica abbastanza solida per la spiegazione delle interazioni coevolutionary fra le specie e come il coevolution organizza la biodiversità attraverso le reti delle interazioni attraverso i paesaggi,„ Thompson ha detto. “Questi esperimenti sono un punto realmente nella traduzione della quella teoria nelle analisi premonirici delle popolazioni naturali.„
Gli esperimenti hanno utilizzato un sistema semplificato nel laboratorio per verificare le previsioni della teoria. La dinamica coevolutionary di base dei batteri di Escherichia coli e del batteriofago T7 è ben nota. Quando T7 è presentato ad una popolazione di Escherichia coli, i batteri presto evolveranno la resistenza al virus. Il virus, a sua volta, si evolve per attaccare i batteri resistenti e poi i batteri possono evolvere un secondo livello di resistenza al modulo più potente del virus.
Secondo Bohannan, i sistemi sperimentali microbici sono diventato sempre più popolari in ecologia, dovuta in parte al grado di controllo che offrono e la loro semplicità relativa. “Il cambiamento di Coevolutionary accade rapido in queste comunità e può essere individuato facilmente. Ancora, i geni che sono alla base di questi cambiamenti coevolutionary sono conosciuti ed accessibile allo studio,„ Bohannan ha detto.
Forde ha installato le comunità microbiche dei batteri e dei virus con differenti livelli nutrienti in una serie dei chemostats--i tubi di vetro della cultura che forniscono le sostanze nutrienti e l'ossigeno e travasano fuori spreca. In un insieme dei chemostats le comunità sono rimanere isolate l'uno dall'altro. In un altro insieme, Forde ha fatto periodicamente una serie dei trasferimenti fra le comunità, succhiante su una pipetta in pieno dei batteri e dei virus da un chemostat ed aggiungente la a quella seguente, ecc giù la riga. Egualmente ha analizzato periodicamente le popolazioni dei batteri e dei virus in ogni comunità.
“Ho creato in laboratorio un paesaggio spezzettato con le comunità dei microbi che crescono negli ambienti locali differenti e poi ho esaminato che cosa accade col passare del tempo quando i frammenti sono isolati e quando c'è flusso genico fra i frammenti,„ Forde ha detto.