Экспериментальное картирование роста бактерий выявило эволюционные и экологические закономерности

Исследователи из Университета Цукубы предложили новый подход для выявления экологических ниш и эволюционных взаимосвязей в природе с помощью крупномасштабного анализа роста бактерий в строго контролируемых лабораторных условиях.

Учёные культивировали шесть видов бактерий в 195 различных питательных средах и анализировали их рост, получив 4680 количественных показателей на основе двух параметров: скорости роста и размера популяции (максимальной численности). Это экспериментальное картирование предоставило широкий обзор адаптации бактерий к разнообразным трофическим средам.

Результаты, опубликованные в Scientific Reports, показали, что хотя каждый вид демонстрировал уникальную модель роста, бактерии в пределах одной филогенетической линии проявляли схожие тенденции. Также были выявлены устойчивые связи с экологическими характеристиками, такими как среда обитания и распространение.

Иерархическая кластеризация на основе моделей роста бактерий тесно коррелирует с классификациями, полученными из геномной информации и экологических данных о географическом распространении. Эта сильная корреляция демонстрирует, что профили роста являются консервативными признаками как в эволюционном, так и в экологическом контекстах.

Кроме того, исследование выявило два заметных способа влияния питательных веществ в культуральной среде на рост: эффекты могут быть либо «универсальными», либо «видоспецифичными».

Результаты свидетельствуют о возможности воспроизведения природных экосистем и выявления законов эволюции и экологии через контролируемые эксперименты, используя рост бактерий в качестве индикатора. Данное исследование представляет альтернативную стратегию для раскрытия механизмов экологической и эволюционной адаптации у микроорганизмов. Оно также усиливает способность прогнозировать микробную адаптацию и совершенствовать методы классификации с большей точностью.

Больше информации: Shuyang Zhang et al, Experimental mapping of bacterial fitness landscapes reveals eco-evolutionary fingerprints, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-17103-0