Случайная изменчивость

Индивидуальные поведенческие особенности животных могут объясняться не только генами и средой, но и случайностью, которая проявляется в структуре нейронных связей в мозге у разных особей. Ученым удалось исследовать эти особенности у дрозофил. Оказалось, что индивидуальная изменчивость мух по точности ориентации на визуальные стимулы тесно связана со случайной изменчивостью по степени асимметрии зрительных областей мозга: чем сильнее асимметрия, тем точнее ориентация.

Фенотип определяется не только генами и средой, но и «случайным шумом», который неизбежно присутствует на всех уровнях организации живых систем, в том числе на уровне экспрессии генов. Сравнение транскриптомов 168 проростков Arabidopsis thaliana, генетически почти идентичных и развивавшихся в одинаковых условиях, выявило закономерности в случайной изменчивости генной экспрессии, а также существенные различия между генами по размаху такой изменчивости.

Американские биологи расшифровали эволюционный механизм, позволяющий бактериофагу лямбда в лабораторных экспериментах вырабатывать новый способ заражения бактериальных клеток. Эволюционное новшество возникает в ответ на приобретение бактериями устойчивости к старому способу вирусной атаки, основанному на прикреплении вирусного белка J к бактериальному поверхностному белку LamB. То есть новые функции могут развиваться через промежуточный этап дестабилизации фенотипа с последующей стабилизацией удачных ненаследственных отклонений.

Американские биологи расшифровали механизм, помогающий туберкулезной палочке и другим микобактериям противостоять антимикробным препаратам. Оказалось, что ген LamA повышает фенотипическую изменчивость бактерий: даже генетически идентичные бактерии сильно различаются по скорости роста, а заодно и по устойчивости к антибиотикам. Если его отключить, изменчивость снижается, и популяцию микобактерий становится проще уничтожить антибиотиками.

Свойства организма определяются не только генами и средой, но и случайным шумом, который неизбежно присутствует на всех уровнях биологической организации начиная с молекулярного. Наблюдение за жизнью бактериальных клеток в реальном времени позволило голландским биологам напрямую оценить вклад этого малоизученного фактора в изменчивость бактерий по таким важным параметрам, как скорость роста, уровень экспрессии генов и концентрация ферментов.