Thí nghiệm tiến hóa liên tục theo dõi đột biến của vi khuẩn trong 30 năm

Thí nghiệm đã quan sát trên 67.000 thế hệ vi khuẩn, tương đương với 1 triệu năm tiến hóa của con người (Ảnh: ezumeimages/Depositphotos)

Sau 3 thập kỷ, thí nghiệm đã trải qua hơn 67.000 thế hệ E. coli mà các nhà nghiên cứu nhấn mạnh là tương đương với hơn 1 triệu năm tiến hóa của con người.

“Nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí Nature của chúng tôi cung cấp một cái nhìn phân giải cao về chi tiết phân tử của sự thích nghi trong các khung thời gian tiến hóa thực tế”, đồng tác giả dẫn đầu nghiên cứu Tiến sĩ Mike McDonald cho biết.

“Kiến thức mà chúng tôi cung cấp về tốc độ, khả năng lặp lại và cơ bản phân tử của sự thích nghi sẽ đóng góp cho một sự hiểu biến tốt hơn về các quá trình và thách thức tiến hóa này”.

Một trong những kết quả hấp dẫn nhất của thí nghiệm là quan sát rằng vi khuẩn dường như tiến hóa không ngừng bất kể môi trường tĩnh đơn giản và không đổi của nó.

“Trong nghiên cứu, chúng tôi phát hiện ra rằng mặc dù các quần thể E. coli trong thí nghiệm đang liên tục tiến hóa trong một môi trường rất đơn giản trong một thời gian dài nhưng chúng vẫn đang thích ứng với môi trường của chúng”, Tiến sĩ McDonald nói.

“Nói cách khác, cá thể phù hợp đang trở nên phù hợp hơn. Nhưng lý thuyết đã được khẳng định cho chúng ta biết rằng sự tiến hóa hiện có lẽ đã ngưng lại vì có lẽ E. coli giờ đã đạt đến “đỉnh của sự phù hợp” – và công trình của chúng tôi chỉ ra rằng điều này là không đúng”.

Các nhà nghiên cứu nêu giả thiết rằng E. coli tiến hóa không ngừng đang chủ động biến đổi môi trường mà nó sinh trưởng trong đó. Điều này dẫn tới một dạng vòng hồi tiếp mà ở đó vi khuẩn tiến hóa và thay đổi môi trường của nó, kích thích một giai đoạn khác của tiến hóa. Do đó, mặc dù trong môi trường tĩnh, quần thể này có lẽ không bao giờ ngưng tiến hóa.

Không có gì ngạc nhiên, toàn bộ 12 lọ vi khuẩn đều cải thiện về sự phù hợp cạnh tranh trong 30 năm tiến hóa. Tất cả chúng đều sinh trưởng nhanh hơn và có các tế bào lớn hơn đầu thí nghiệm nhưng mỗi lọ đều phát triển một hướng đi đặc thù riêng tới sự phù hợp tốt hơn.

Có lẽ bước ngoặt tiến hóa mới nhất xuất hiện trong một trong các lọ vào khoảng 20.000 thế hệ. Một lọ vi khuẩn đã tiến hóa khả năng ăn citrate ngoài glucose, một đặc điểm trước đây chưa từng thấy ở khuẩn E. coli.

McDonald nhận thấy thí nghiệm tiến hóa đang diễn ra cung cấp sự hiểu biết tối quan trọng về cách chúng ta có thể dự đoán tốt hơn về những biến đổi thích nghi nảy sinh từ các quá trình tiến hóa.

“Ung thư là một nhóm các tế bào tiến hóa trong cơ thể chúng ta, kháng thuốc kháng sinh là khả năng vi khuẩn thích nghi với việc sử dụng thuốc kháng sinh và biến đổi khí hậu đang buộc toàn bộ các hệ sinh thái thích nghi hoặc là chết”, Tiến sĩ McDonald cho biết.

Chưa có kế hoạch sớm chấp dứt thí nghiệm E. coli này với các nhà khoa học tiếp tục làm mới lại các lọ mỗi ngày và quan sát tiến hóa đang tiến hóa của vi khuẩn Lenski.

LH - Dostdongnai, theo New Atlas.