‘การเล่นซ้ำ’ ของวิวัฒนาการแสดงให้เห็นว่าภัยพิบัติที่ไม่รู้จักได้ขจัดเชื้อแบคทีเรียออกแล้ว
บางครั้งการสูญพันธุ์เป็นเพียงความบังเอิญ การทดลองระยะยาวในวิวัฒนาการได้แสดงให้เห็น เว็บสล็อต นักวิทยาศาสตร์ค้นพบการสูญพันธุ์ในขวดระหว่างการศึกษานาน 27 ปีในห้องทดลองของนักชีววิทยาวิวัฒนาการ Richard Lenski ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนในอีสต์แลนซิง นักวิจัยได้ปลูกขวดโหลที่มีแบคทีเรียEscherichia coli จำนวน 12 ขวด แบคทีเรียเหล่านี้มีวิวัฒนาการมามากกว่า 60,000 รุ่นแล้ว
ในขวดเหล่านี้เรียกว่า Ara-3 แบคทีเรียบางตัวพัฒนาความสามารถในการกินสารเคมีที่เรียกว่าซิเตรต ( SN: 1/31/09, p. 26 ; SN: 10/20/12, p. 8 ) เป็นเวลากว่า 10,000 รุ่นแล้วที่ผู้กินซิเตรตที่เรียกว่า Cit-plus อาศัยอยู่เคียงข้างกับ Cit-minus E. coliที่ไม่สามารถย่อยสารเคมีได้ แต่แล้วบางครั้งระหว่างรุ่น 43,500 ถึง 44,000 แบคทีเรีย Cit-minus ก็หายไปจากขวด ดูเหมือนว่ากรณีที่ชัดเจนของผู้กินซิเตรตที่เอาชนะแบคทีเรียที่ไม่สามารถย่อยซิเตรตได้
แต่การสูญพันธุ์ของแบคทีเรีย Cit-minus เป็น ” ภัยพิบัติแบบสุ่ม ” Lenski และเพื่อนร่วมงานรายงานในวันที่ 19 กรกฎาคมในบทความที่โพสต์ออนไลน์ที่ bioRxiv.org
Carl Bergstrom นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิลกล่าวว่า “แม้ในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดนี้ คุณก็มีเหตุการณ์วิวัฒนาการที่สำคัญซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยแรงกระแทกจากภายนอกสู่ระบบ หากโอกาสสุ่มสามารถทำให้เกิดการสูญพันธุ์ในห้องทดลองได้ เขากล่าว “แค่คิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นในป่าหรือในมหาสมุทร”
โดยปกตินักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการสามารถคาดเดาสาเหตุของการสูญพันธุ์เท่านั้น
แต่กลุ่มของ Lenski สามารถเล่นซ้ำวิวัฒนาการได้ ทุกๆ 500 รุ่นของแบคทีเรีย นักวิจัยจะแช่แข็งตัวอย่างจากขวด ตัวอย่างที่ละลายจากบันทึกซากดึกดำบรรพ์ที่แช่แข็งนี้สามารถเติบโตได้อีกครั้งเพื่อพิจารณาว่าเหตุการณ์วิวัฒนาการมีลักษณะเช่นเดียวกันหรือไม่
ทีมของ Lenski ฟื้นคืนชีพตัวอย่างจากรุ่น 40,000 และ 43,500 และทำการทดลองใหม่ 20 ครั้งในแต่ละครั้ง นักวิทยาศาสตร์คิดว่าหลังจากผ่านไป 500 รุ่น แบคทีเรีย Cit-minus จากรุ่น 43,500 จะยอมจำนนต่อแบคทีเรีย Cit-plus ที่มีการแข่งขันสูงกว่า แต่ผู้ที่กิน noncitrate ไม่เคยสูญพันธุ์ในการทดลองเล่นซ้ำใดๆ
นักวิจัยยังได้เจาะกลุ่มแบคทีเรีย Cit-minus กับผู้กินซิเตรตจากรุ่นสู่รุ่นหลังจากการสูญพันธุ์ หากผู้กินซิเตรตได้พัฒนาความได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการจริงๆ ซึ่งสามารถฆ่าแบคทีเรีย Cit-minus ได้ ผู้ที่กิน noncitrate จะไม่สามารถตั้งหลักได้ แต่แบคทีเรีย Cit-minus สามารถต้านทานแบคทีเรีย Cit-plus ได้ตั้งแต่ 6,000 รุ่นหลังจากการสูญพันธุ์
“ความสามารถในการแข่งขันกับสายพันธุ์ที่พัฒนาแล้วกับบรรพบุรุษเป็นสิ่งที่เราทำไม่ได้ตามปกติ” Bergstrom กล่าว “เราไม่สามารถไปแข่งขันHomo sapiensกับ Neandertals ได้”
ผลจากการแข่งขันซ้ำแสดงให้เห็นว่าการสูญพันธุ์ไม่ใช่เรื่องของแบคทีเรีย Cit-plus ที่ได้รับวิวัฒนาการเหนือกว่าและผลักดันแบคทีเรีย Cit-minus ให้สูญพันธุ์ นักวิจัยสรุป “ดังนั้นเราจึงเสนอว่าสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดของการสูญพันธุ์ Cit-minus คือ ‘หายนะแบบสุ่ม'” นักวิจัยเขียน
ภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้นเป็นเรื่องของการเก็งกำไร บางทีสบู่ที่ตกค้างในขวดหรือปัญหาน้ำอาจทำให้ผู้กิน noncitrate หมดสิ้นลงได้ทีมงานเขียน
อลัน เฮสติงส์ นักชีววิทยาด้านประชากรแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส บอกว่า แทบไม่มีโอกาสที่นักวิจัยจะไม่ถ่ายโอนแบคทีเรีย Cit-minus ไปขวดใหม่ในวันหนึ่ง Lenski และเพื่อนร่วมงานคำนวณว่ามีโอกาสเดียวใน 10 43,700ของเหตุการณ์นั้นที่เกิดขึ้น “พวกเขาจะไม่มีทางรู้ว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นได้อย่างไร” เฮสติงส์กล่าว แต่ผลลัพธ์ที่ได้เป็นเครื่องเตือนใจว่า “เหตุการณ์ที่อาจดูเหมือนไม่มีนัยสำคัญอาจมีผลที่ตามมาอย่างใหญ่หลวง”
Jonathan Losos นักนิเวศวิทยาด้านวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษานิเวศวิทยาและวิวัฒนาการได้ถกเถียงกันถึงบทบาทของโอกาสสุ่มในการกำหนดชะตากรรมของสปีชีส์ภายในระบบนิเวศ ข้อมูลยังไม่เพียงพอว่า “เหตุการณ์บ้าๆ ที่เกิดขึ้นสามารถเข้ามาและกวาดล้างเผ่าพันธุ์ที่ทำได้ดีหรือไม่” เขากล่าว “ภูมิปัญญาทั่วไปคือเหตุการณ์ภัยพิบัติสามารถทำลายเผ่าพันธุ์เมื่อมันเสื่อมโทรมไปแล้ว” อย่างไรก็ตาม ไม่มีหลักฐานว่าผู้กิน noncitrate นั้นเสื่อมโทรมลงก่อนที่พวกมันจะสูญพันธุ์
ทีมของ Lenski ได้เพิ่มขวดที่ 13 ในการทดสอบ ขวดนี้เป็นขวด “ประวัติศาสตร์ทางเลือก” ที่จะช่วยให้ทั้งผู้กินซิเตรตและผู้ที่ไม่กินซิเตรตจากรุ่น 43,000 สามารถพัฒนาได้โดยไม่มีเหตุการณ์ภัยพิบัติเพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไป เว็บสล็อต
