Наблюдения за "войной" между несколькими видами бактерий и вирусами, живущими в водах Тихого океана и Калифорнийского залива, помогли биологам подтвердить, что борьба с паразитами - это один из главных двигателей эволюции всей жизни в целом. Результаты их наблюдений опубликовал научный журнал Nature Microbiology.

"Гипотеза Красной Королевы гласит, что всем видам живых существ приходится меняться максимально быстро, чтобы не отставать от своих естественных врагов и паразитов. Наши наблюдения идеально укладываются в этот принцип, один из главных столпов современной эволюционной биологии", - прокомментировал исследование один из его авторов, биолог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе Джед Фармэн.

Ученые предполагают, что первые многоклеточные животные, которые появились на Земле примерно 550 млн лет назад, изначально размножались бесполым путем. При этом они достаточно быстро перешли к половому размножению, научившись обмениваться и комбинировать генетический материал.

Сторонники так называемой гипотезы Черной Королевы считают, что причиной возникновения полового размножения были паразиты и вирусы, которые эволюционировали быстрее, чем их бесполые жертвы. Гипотезу назвали в честь героини Льюиса Кэрролла, которая известна фразой о том, что в Зазеркалье "приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте". 

Недавно ученые нашли первые свидетельства в пользу справедливости этой гипотезы: оказалось, что рачки-дафнии, которые отказались от полового размножения, постепенно потеряли стойкость к болезням и паразитам.

Фармэн и его коллеги выяснили, что аналогичные принципы управляют эволюцией и одноклеточных живых существ. В водах Мирового океана есть бесчисленное множество микробов и вирусов, причем число последних на несколько порядков выше. Возникает два вопроса - почему вирусы до сих пор не уничтожили бактерий и почему их концентрация почти никогда не меняется.

Круговорот вирусов в природе

Американские биологи попытались разрешить эту проблему, на протяжении пяти лет собирая пробы воды из разных уголков Калифорнийского залива и других частей Тихого океана. Из них ученые извлекали все вирусы и микробы, а также анализировали устройство их ДНК.

К большому удивлению ученых этот анализ показал, что видовой состав и уровень генетического разнообразия вирусов оставался почти неизменным на протяжении всех пяти лет наблюдений. В частности, следы 95% вирусов можно было найти во всех образцах воды, причем их генетический материал совпадал примерно на 97%, за исключением набора мелких мутаций.

При этом, однако, ученые зафиксировали необычный "круговорот" различных штаммов вируса. В зависимости от времени года в водах залива и океана доминировали сначала одни подвиды бактериофагов, а затем они уступали место другому набору "киллеров" микробов с иным набором точечных изменений в тех генах, которые помогают им проникать внутрь бактерий.

Подобный циклический "круговорот" вирусов, по мнению Фармэна и его команды, говорит о том, что характер течения "войны" между морскими микробами и бактериофагами объясняется той же гипотезой Черной Королевы, что и эволюция полового размножения среди многоклеточных животных.

В данном случае роль подобного организма играет все сообщество бактерий и вирусов. Его облик и видовой состав не меняются в целом, однако доминирующие в них виды и штаммы постоянно замещают друг друга из-за появления новых защитных или атакующих приспособлений у их "вечного врага" - коллектива микробов или бактериофагов. Они эволюционируют примерно с равной скоростью, в результате этого численность и тех, и других в водах моря всегда остается примерно одинаковой и никогда не меняется, заключают авторы статьи.