Luonnonvalinta jyllää evoluutiotutkijoiden 3D-simulaatiossa

Evoluutiota on vaikea tutkia kokeellisesti, sillä monet luonnonvalinnan ohjailemat muutokset vievät pitkiä aikoja. Uusin teknologia on kuitenkin mullistamassa myös evoluutiotutkimuksen. Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutin tutkijat ovat luoneet teoreettisen mallin, joka yhdistää sekä yksilönkehityksen että luonnonvalinnan. Mallin avulla pystytään tutkimaan esimerkiksi sitä, miten luonnonvalinta ohjaa eliöiden ilmiasun kehittymistä.

Tietokonemallissa olevat eliöyhteisöt koostuvat yksilöistä, joiden geenit voivat muuttua mutaatioiden kautta aivan samoin kuin luonnossakin. Mutaatiot vaikuttavat yksilönkehityksen kautta rakenteiden ilmiasuun, ja luonnonvalinta määrittelee seuraavalle sukupolvelle siirtyvät ominaisuudet. Kun tapahtumat toistetaan joka sukupolvessa, evoluutio etenee tietokoneellakin.

– Simulaatio antaa mahdollisuudet tarkastella erilaisia evoluutioon liittyviä olettamuksia sen perusteella, mitkä rakenteelliset seikat kehittyvät helpoiten. Tämä on askel todenmukaisempien virtuaalisten evoluutiokokeilujen suuntaan, toteaa akatemiatutkija Isaac Salazar-Ciudad.

– Meillä on paljon tietoa siitä, miten erilaiset muutokset tietyssä geenissä vaikuttavat rakenteeseen. Olisi kuitenkin tärkeää ymmärtää, mitkä rakennemuutokset johtuvat mistäkin geenimuutoksista ja miten rakenteen kehittyminen puolestaan vaikuttaa kehon muotoon. Luonnossa tämä määräytyy alkionkehityksen ja eliön elämän aikana sekä luonnonvalinnan johtaman evoluution välityksellä jokaiselle populaatiolle ja lajille erikseen.

Aikaisemmin on ajateltu, että geneettinen monimuotoisuus estää sopeutumien syntyä. Salazar-Ciudadin tutkimuksissa selvisi kuitenkin, että luonnonvalinta saattaa suosia ominaisuuksia, joihin löytyy useita geneettisiä ratkaisuja. Geneettinen monimuotoisuus saattaakin siis nopeuttaa sopeutumien syntyä.

Tutkimus kuuluu teoreettiseen evoluutiobiologiaan, ja työtä kommentoinut artikkeli Nature-lehdessä luonnehti sitä uraauurtavaksi.


Artikkelit:
Salazar-Ciudad I & Marin-Riera M. Adaptative dynamics under development-based genotype-Phenotype maps. Nature (2013) doi:10.1038/nature12142 
Kommenttiartikkeli: Polly, P.D. Stuck between the teeth. Nature (2013) doi:10.1038/nature12099


Lisätiedot:
Isaac Salazar-Ciudad, Helsingin yliopisto, Biotekniikan instituutti, puh. +34  62 278 2985