Еськов К.
Научно-популярная лекция в ПИН. 2015.05.31
1 ч 30 мин
"Последние палеонтологические новорсти; теории и механизмы эволюции и актуальность Дарвина; природа великих вымираний"

Еськов К.
Научно-популярная лекция в пр-ве Москвы. 2014
1 ч 45 мин
История эволюционной теории, сущность эволюционных преобразований.
"Равномерна ли эволюция?"

Отредактировано Miracinonyx (22 July 2015 23:15:53)

Все растения на Земле произошли от единого предка

Древнейший одноклеточный организм «проглотил» бактерию и сделал из нее «солнечную электростанцию».
Земля – планета растений. Все разнообразие этих фотосинтетиков нашего мира – от огромных секвой до мельчайших диатомовых водорослей – стало возможным много миллионов лет назад благодаря крошечному одноклеточному организму, который «проглотил» цианобактерию и заставил ее «работать» на себя в качестве внутренней солнечной электростанции.



Международная группа ученых — 30 человек из 22 крупнейших исследовательских центров мира — проделала колоссальную работу по анализу генома и транскриптома (всей матричной РНК, с которой рибосомы считывают информацию для синтеза белка) уникальной микроскопической водоросли, известной среди исследователей как «живое ископаемое» — Cyanophora paradoxa. Их главный вывод — все растения на Земле произошли от единого предка.

Оказалось, что Cyanophora paradoxa сохранила в своем геноме «память» об общих для всех фотосинтезирующих эукариотических водорослей и растений биохимических процессах, связанных с фотосинтезом: этапах биосинтеза крахмала, гликолиза, пластидных белках-транслокаторах, но не «умеет» синтезировать некоторые сложные белки светособирающего комплекса, присущие растениям. Кроме того, как в геноме Cyanophora paradoxa, так и в геноме зеленых растений ученые обнаружили «присвоенные» ими гены паразитических одноклеточных организмов, близких родственников хламидий. Они предположили, что гены хламидий были заимствованы для того, чтобы можно было транспортировать произведенные хлоропластом полезные вещества — сахара — в цитоплазму. Эволюция эукариот началась, когда одна клетка «сообразила» проглотить другую, из которой потом получились клеточные органеллы — хлоропласт либо митохондрия. (Именно поэтому мембраны органелл двойные.) Цианобактерия — прародительница хлоропластов фотосинтезирующих эукариот была «захвачена» лишь один раз и все эукариотические фотосинтетики на нашей планете — и группа глаукофитов, к которой принадлежит Cyanophora paradoxa, и красные водоросли, и зеленые, и все наземные высшие растения имеют единое происхождение от одного предка. Результаты исследования, выполненного под руководством молекулярного биолога Даны Прайс из Ратгерского Университета, Нью Джерси, США, были недавно опубликованы в журнале Science.

Глаукофиты (Glaucophyte) – одна из групп микроскопических пресноводных водорослей, состоящая всего лишь из 13 уникальных представителей. Почему их называют «живыми ископаемыми»? У водоросли Cyanophora paradoxa до сих пор сохраняется менее «одомашненный» генетический материал, доставшийся от «прародительницы хлоропластов» большинству растений. Ее «хлоропласты» ученые называют цианеллами, поскольку они имеют уникальное строение — например, между мембранами этих органелл сохраняется слой мукопептида. Их митохондрии также отличаются от типичных эукариотических плоскими кристами. У Cyanophora paradoxa есть два жгутика неравной длины, функционирующие благодаря многоуровневой системе микротрубочек. У этих водорослей отсутствуют центриоли.

Исследователи проанализировали геном C. paradoxa, состоящий примерно из 70 миллионов пар оснований, и считают, что «захват» цианобактерии, должно быть, произошел только один раз, несмотря на то, что у большинства современных растений до сих пор сохранились гены, которые делают эндосимбиоз фотосинтезирующей клетки и клетки-хозяина возможным.

Для возникновения такого «союза» требуется кооперация не только клетки-хозяина и прежде свободной фотосинтезирующей клетки, но и, по всей видимости, бактерии-паразита. Хламидиеподобные клетки, такие, как Legionella (среди представителей этого рода бактерий есть возбудители «болезни легионеров»), предоставили клетке-хозяину гены, которые позволили доставлять продукты фотосинтеза из «одомашненных» цианобактерий, которые мы сейчас именуем пластидами, в цитоплазму клетки-хозяина. «Эти три группы организмов и участвовали в создании хлоропласта. Данному процессу способствовал многократно повторявшийся горизонтальный перенос генов (когда организм передает свой генетический материал другому организму, который не является его потомком), – поясняет один из участников исследования биолог Дебашиш Бхаттачарья из Ратгерского Университета, Нью Джерси, США, в интервью журналу Nature. - Такой «захват» генетического материала, возможно, происходил непрерывно, до тех пор, пока у большинства растений не возникла клеточная стенка, и новая жизненная стратегия не стала такой выгодной».

В самом деле, такое стечение обстоятельств случается настолько редко, что биологи до сих пор нашли только один пример: фотосинтетическую амебу Paulinella, «одомашнившую» цианобактерий примерно 60 миллионов лет назад. «В пластидах этих амеб до сих пор идут активные эволюционные процессы. С этой точки зрения они находятся еще «в работе», – поясняет доктор Бхаттачарья. – В настоящий момент мы анализируем последовательности генома Paulinella, чтобы получить ответы на некоторые вопросы о том, как эти события происходят».

Данная работа, кроме всего прочего, подтверждает гипотезу Линн Маргулис, которая впервые в 1960-е годы вынесла на широкое обсуждение теорию (задолго до того, как она была принята официально) о том, что современные растительные клетки возникли в результате такого симбиоза. Это теория предполагает, что все растения на самом деле являются химерами, состоящими из генетического материала, объединенного в результате возникновения древнего «союза» предковых организмов, в том числе и паразитических бактерий. Яркий жизнерадостный человек и всемирно признанный исследователь, Линн Маргулис ушла из жизни 22 ноября 2011 года, так и не дождавшись столь убедительного экспериментального подтверждения собственному гениальному предвидению.

Теперь ученым остается только решить вопрос о том, почему возник этот «союз», имевший место примерно 1,6 млрд. лет назад. Одно из предположений заключается в том, что локальные условия существования могли сделать симбиоз выгодным, прежде всего, для хищных одноклеточных организмов. Например, дефицит «пищи» и обилие солнечного света заставили их «поглотить» цианобактерий, прекратить хищничество и начать поглощать вещества путем абсорбции. «Когда пища заканчивается, а солнечного света много, то с помощью фотосинтеза легче прокормиться», – пояснил доктор Бхаттачарья. В результате этого «принудительного» союза и возникли чрезвычайно эволюционно успешные организмы – растения.

Чарлз Дарвин. Собрание сочинений в 9 томах
pic
Год: 1935-1959
Автор: Чарлз Дарвин
Издательство: Академия наук СССР
https://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=4961636

Но хрономорфы человека ведь делят на виды, хоть и палео? Есть переходные формы, которые трудно причислить к тому или иному виду, но есть ведь четко очерченные виды?
Согласно науч. работам, акутиденса считают подвидом тигра.

Под какой из критериев вида попадают плиоценовые костяшки, напоминающие современного тигра?

На этот вопрос тебе лучше ответит Игорь.

Что касается псовых, то серому волку примерно 800 тыс. лет.

А пещерная гиена для тебя вид или подвид? Ну или палеовид или палеоподвид?

Про тигров в теме динозавров стер.

Отредактировано Амфицион (31 October 2017 12:05:59)

Ясно. Но насчет скрещивания - так некоторые современные виды пантер скрещиваются между собой и дают фертильное потомство. Это один вид что ли?
И еще немного непонятно, если палеовиды это не виды, но при этом как ты говоришь вид в среднем существует около 0,5 млн лет, то откуда это изщвестно? Ведь если нашли косточки похожие на современного тигра и датируемые скажем 30000 лет, то это же тоже палеовид? Откуда тогда известно когда появились современные виды тех или иных животных?

Отредактировано Амфицион (31 October 2017 15:19:04)

Gosha01 :

Miracinonyx :

Помнится, обсуждался здесь вопрос потери генетической пластичности у древних групп, того, что называется "эволюционным потенциалом изменчивости". Вроде, сошлись на том, что на химическом уровне эффект связан с сильным стабилизирующим отбором, который вычищает все "плохо скрепленные друг с другом" блоки ДНК, блокируя случайные перестановки и взаимопритирая разные части молекулы друг к другу до такой степени, что люфта уже нет. Примерно так стабилизируются старые породные линии домашних животных, уже не дающие разброса в характеристиках потомства.

Интересно. Но возник такой вопрос: ведь бактерии и археи - очень древние группы, им миллиарды лет. Почему они не "стабилизировались"?

у них единственная кольцевая ДНК, в которой с легкостью невероятной происходят перестановки целых кусков молекулы друг относительно друга да еще и легко идет обмен обломками ДНК между разными генетиченскими линиями и даже разными видами бактерий. Видимо, за первые же несколько млн. лет их существования был отработан механизм конструктивно-облегченной химической изменчивости, позволявший адаптировать фенотип - проектцию ДНК - к чему угодно. И затем существование бактерий 3,5 млрд лет шло в этом режиме. Все что могу сказать, ждем Евгения.

Амфицион :

Понятно. Но тогда я не понимаю, почему вымерших животных делят на виды или подвиды и более того ведутся даже споры в научном мире, данное конкретное животное вид или подвид.
И насчет морфологии. Например существует семейство, есть диагноз этого семейства. Но некоторые представители этого семейста вымершие и их диагноз выпадает из диагноза семейства, опираясь лишь на современные виды. Тогда как быть? Семейство-то в данном случае не палеосемейство, а вполне настоящее. Включать ли в диагноз этого семейства черты вымерших его представителей (черты, которых у их современных родственников нет)?

Мы так систематизируем жизнь. И вымершее животное точно, любое, было видом. Вопросы начинаются в сравнении двух разных костяшек и вымершего с современным. Это всегда проблема. Но нам всегда так нужно. Систематизировать и уложить, определить, кто к кому ближе и насколько. Как виды, как роды, подвиды и т.п.

И ответ на второй вопрос в твоей же фразе выше. Потому и ведутся споры, что, тут пусть простит меня Игорь, часто вкусовщина все это. Критериев не достаточно - палеовид же - фантазия дополняет кости и вот. Имеем грызню и войны морфологов. По квадратной кости, оно, понимаешь, отдельное семейство, а по зубам - вовсе нет. Считать или не считать, достаточно для нового рода или нет. И прочая и прочая...
Вот как там американский гомотерий, вид отдельный или не отдельный от евразийского? Я могу и за то, и за то ссылки на морфологов привести. Спорят!

И такой дилетантский вопрос: до какой степени должно быть генетическое сходство между двумя животными чтобы их считать одним видом?

Никакого такого "порога" или "показателя вида" нет.
Познается в сравнении. Имеем два разных, не скрещивающихся вида (или считающихся видами по иным соображениям). Находим третьего родственника. Если он сильно ближе к одному из пары, считаем его подвидом. Если равноудален или оба дальше от него, чем друг от друга, но ближе самого дальнего из рода - отдельный вид, если дальше всех из рода - выносим в отдельный род. И т.п.

Вот эти гомотерии американский и евразийский. По анализу части мтДНК вышло, что они ближе друг к другу, чем любая из ныне живущих кошек разных видов. Значит, подвиды, не более.

Такая логика.

Про бактерии. Длинно. Но раз уж спросили.
Спасибо, кстати!

Эти ребята делятся каждые 20-40 минут, понимаете? Для них жизнь в гниющем яблоке как для нас весь голоцен, а время жизни трухлявого пня - кайнозой.
И каждый час условия меняются, как для нас каждые сто лет. Потому, конечно, они эволюционируют. Случайные мутации никто не отменял, все то же как у нас. Почти с той же средней скоростью на поколение / генерацию как и мы. То есть, за недельку-другую для них эти самые 0,5 млн лет и пролетают. За два-три дня культивации на чашке при 37 градусах ты имеешь уже совсем других бактерий.

Теперь о стабилизации.
Конечно, она есть. На день. Может, даже на неделю, если условия отбора не меняются. То есть, на целую эпоху. Есть и вымирания целых клонов, что из нас никто не замечает, ибо за час они целиком заменяются на новые. Все как у нас, просто незаметно. Никто не льет слез о "вымершей группе". Хотя разница между, скажем, археями и протеобактериями больше, чем между нами и любыми из них. Именно, пара млрд лет эволюции. Стабилизировавшая архей, спирохет, протеобактерий куда больше, чем нас. Мы так, новодел...
И вот вытесняет из тухлой лужи какая-нибудь протеомонада порфиромонаду стабилизировавшую геном... Кто заметит? Кто скажет, что произошла трагедия? А ведь это покруче замены синапсид диапсидами на вершине пищевой цепи.

Потому что бактерии везде. Они, в общем, бесконечны. Их конкретный вид трудно убить на всей Земле, только в какой-то отдельной луже. Но и убив, никто не переживает. Новые нарастут.
Потому что и видов у бактерий, в нашем понимании нет.

И у них нет никакого времени жизни самого существа, индивида, который должно половым путем размножиться, породив новое. Значит, это время, жизнь, ни стабилизировать, ни приспосабливать не надо. Его нет. Бактерия переходит из статуса разделившейся в длящуюся, не меняя индивидуальности. Не имея ее. Или наоборот, все время меняя, ведь каждое деление что-то мутирует, и неудачный вариант сразу и умирает, а удачный сразу и делится чаще. Нет перерыва на "пожить". Поймать бактерию не делящуюся, можно, только заморозив. И сказать: вот это вид бактерии. Потому что через сутки, если разморозить, это вид уже другой.
То есть, адаптация бактерии - само размножение, а не "жизнь" индивида в нашем понимании.
Потому стабилизация размножения - это и есть стабилизация генома бактерии. Постоянный аджастинг, приспособление, подстройка/настройка - это и есть для бактерии стабильность.

Кроме того, Глеб Miracinonyx верно заметил, вместо полового процесса двух взрослых, самостоятельных особей, решивших объединить геномы против всего плохого за все хорошее, у бактерий есть горизонтальный перенос ДНК. Когда какая-нибудь протеомонада легко берет ДНК протеобактерии.  Это, знаете, как для нас принять в себя чуть-чуть огурца, раз такие условия подвернулись.
Это вообще нормально?! Как их тогда на виды делить, если взяв плазмиду от чумы, кишечная палочка становится... Ну почти чумой, да.
Потому у бактерий нет видов. Есть штаммы. Именно, отобранные где-то и замороженные состояния. Хранимые на (-20), чтоб не мутировали. И выращиваемые на чашке неделю, максимум, с заменой из холодильника. Ведь каждая генерация, как мы помним, - новая бактерия. Новый штамм...

И так 4 млрд лет. С постоянными изменениями, но и без сильных сдвигов. Ведь условия, меняющиеся для них каждый час, на большой дистанции остаются теми же: вода, солнышко, температура, химия Земли.

Потому нельзя к ним с нашей меркой. Все, вроде, так же, но иначе из-за времени жизни. Говоря: им 4 млрд лет, и не поменялись, надо понимать, что в этом масштабе и нам (эукариотам - таков уровень нашей ветви на их фоне) пара млрд лет и мы все те же. То же ядро, те же органеллы. Ничего нового.
А говоря, что меняются каждый час, не как мы, понимать, что и мы каждые 100-200 лет меняемся.

Евгений, спасибо за подробное и красочное описание! Не совсем понял следующее:

Есть ли какая-то связь между продолжительностью жизни (или скоростью размножения) организма и вероятностью потерять генетическую пластичность из-за стабилизирующего отбора? Да, бактерии и одноклеточные эукариоты живут и умирают на порядки быстрее крупных многоклеточных организмов, но имеет ли это значение для общих эволюционных законов? Казалось бы, законы должны быть те же, только наблюдать их проще - можно поставить лабораторный эксперимент с сотнями или даже тысячами поколений. Если действительно некоторые клоны теряют способность эволюционировать, это можно обнаружить в таких экспериментах?

Идею эволюционной "инерции" вроде понял: например основные биохимические процессы и кодирующие их гены наверное работают практически одинаково у людей и у дрожжей, например.  И конечно большинство мутаций оказываются вредными или нейтральными, но иногда попадаются и полезные. Казалось бы такие процессы могут происходить в любой группе организмов - и у людей и у микробов. Если так, то почему например акулы или черепахи продолжают эволюционировать, конечно в определённых рамках, уже очень долго, не теряя пластичности, а динозавры например не смогли?

Gosha01 :

Идею эволюционной "инерции" вроде понял: например основные биохимические процессы и кодирующие их гены наверное работают практически одинаково у людей и у дрожжей, например.  И конечно большинство мутаций оказываются вредными или нейтральными, но иногда попадаются и полезные. Казалось бы такие процессы могут происходить в любой группе организмов - и у людей и у микробов. Если так, то почему например акулы или черепахи продолжают эволюционировать, конечно в определённых рамках, уже очень долго, не теряя пластичности, а динозавры например не смогли?

Чем сложнее организм, старше, дальше от предка, тем геному хуже. Это как надстройки на базовую комплектацию. При том снять их, уже сделанные предками, почти невозможно, как в примере с икотой. Чтобы что-то убрать, какую-нибудь функцию например, надо сделать надстройку, глушащую ее работу. А чтоб работало снова - глушащую глушитель. Потому что эволюция имеет только одно направление. И даже возврат в исходное состояние (так бывает) осуществляется абсолютно новыми шагами.
Потому в какой-то момент все это перестает... Нет, не работать, улучшаться. Уже нет места для еще одной надстройки, чтобы не сломать все. И получается, что ты не можешь выполнить новый эволюционный заказ. Улучшиться, подстроиться не получается. И чем резче и сильнее изменение условий, тем меньше шансов что-то резервное изыскать.

Так например, амфибии и рыбы регенерируют многие ткани. Но сложность тканей высших тетрапод такова, что они не способны к правильной регенерации. Не могут запустить участки генома, подавленные надстройками, делающими наши ткани такими сложными и функциональными. Потому тритон регенерирует, скажем, лапу или хвост целиком, ящерица сохраняет эту программу только для хвоста, а птицы и млекопитающие не регенерируют ничего кроме кожи. И то, уже с проблемами.

На своем эволюционном пути птицы и млекопитающие пережили ключевую перестройку генома, собственно, их породившую. Птицы сократили геном вдвое, компактизировав и оптимизировав, мы, наоборот, удвоили геном, получив по два варианта почти каждого гена, что удвоило возможность регуляции. Как итог, птицы имеют отлично регулируемый геном-минималист, где все легко настраивать, где все нужно и функционально. Но менять, увеличивать - почти невозможно. Прекрасно для эволюционной радиации, плохо для крупных модификаций, размер фиксирован. Птица обязана быть птицей. Пока условия для них есть, именно для этой формы, они всегда подстроятся. Но, боюсь, породить кого-то еще им уже не дано.
Наш геном наоборот, представляет собой несколько хаотическое поле для экспериментов. Менять можно все. Но все и работает через ж. (через тяжелые непрямые регуляции). И вероятности сбоев велики, и утяжеление огромно. Трудно что-то поменять, чтобы что-то не сломать. Кто этот геном подстроил, специализировал, потратив кучу сил, добился нужного эффекта, рискует следующим шагом всю пирамиду регуляции сломать. Потому млекопитающие легко плодят в меняющихся условиях новые семейства, но и мрут целыми семействами легко.

Что из подобного отягчало эволюцию динозавров? Как считается, родственный птичий вариант. Вероятно, не в таких масштабах и со своими проблемами, но все же. Ограниченный и жестко регулируемый геном. То есть, отработав форму "динозавр", они ничего в ней существенно изменить не могли. Как теропод и завропод возникли в триасе, такими и остались. Сотни млн лет. Но с подстройками. Потому наверняка накопили свои проблемы. И перестроить геном не могли. Ну и размер и время жизни поколения отягчали эволюцию.
В этом смысле манирапторы, конечно, чуть в стороне. Они что-то там себе намодифицировали. Ну так, если это птицы - то вот они, вот результат. А если они не птицы, значит, не смогли как надо, как птицы, все равно уперлись в предел, оставшись мелкими тероподами. :)
И все они, динозавры, конечно, специалисты своих биотопов. Их специация - это еще одна генерация больших специалистов в чуть измененных условиях.

Хрящевые рыбы пошли по пути дегенерации, "сознательного" (в смысле, выбранного эволюционно) упрощения организации. Отказались от костной ткани. В этом смысле они как и птицы отрубили себе почти все эволюционные возможности. Они заперты в размерном и экологическом классе навсегда. Но пока эта ниша есть, небыстрого морского хищника-генералиста, все у них хорошо. Как эволюционирует акула? Как очередная акула, отличий от каменноугольного периода немного. Как скат? Как скат. Перестройки и модификации минимальны.

То же с черепахами. Они создали модель деграданта к юре. Все! Пока никто не сделал такого же, но лучше, они и будут оставаться черепахами. Ни летающих, ни бегающих, ни антарктических и лесных черепах вы не найдете. Все эти ниши ими отвергнуты с самого начала. Вся эволюция идет как мелкая подстройка очередной черепахи. Очень узко, но очень успешно.


И возвращаясь к эксперименту с бактериями, атакующими "из засады", эволюционирующими с опозданием, но качественнее (последняя ссылка из предыдущего). Это аналог наших ароморфозов.

В незначительно меняющихся условиях преимущество имеет хорошо регулируемый геном. Он просто чуть-чуть "подкручивает настройку". Эволюционно-активный просто отстает в своем отборе геномных перестроек. Эти существа в статичных биотах подавлены.
В резко меняющихся условиях у эволюционно активных геномов больше шансов приспособиться к чему угодно здесь и сейчас. А у эволюционно неактивных, стабилизированных, больше шансов вымереть. Скажем, 80% на адаптацию для первых и 20% для вторых.
Но есть и шанс на ключевую перестройку генома, которая, в нашем эукариотическом случае, породит новый таксон, более успешный в перспективе, с новым уровнем эволюционной активности. У эволюционно-активных таких шансов меньше, глобальные перестройки им не нужны - их геном справляется отработанным путем мелких изменений. Скажем, шансы на ароморфоз у активных 1%, а у стабильных 5%.
Так мне видится.

Амфицион :

Евгений, а если скажем нашли останки животного датируемые 100 тыс лет, и морфологически схожие на современный вид. Что мешает их считать полноценным видом? Ведь генетически за 100 тыс лет вряд ли бы животное изменилось (ведь в среднем для этого  нужно полмиллиона лет, как ты писал), а морфология совпадает.

Считать можно все, что угодно. Считают люди как им проще. И правильно делают.
Так, в твоем примере, если я правильно его понял, останки считаются останками современного вида (дистанция коротка, морфология та же). Если есть отличия, можно и ископаемым подвидом считать и с увеличением отличий далее по списку: видом, родом и т.п.
Можно и также считается с останками и старше.
Но надо четко понимать, что это лишь один, морфологический критерий. Да еще усеченный только до остатков скелета. Который и сейчас не всегда работает при наличии целого животного: лосей морфологически один вид, а на самом деле - два. А землероек двенадцать видов из морфологически пяти, при том что два разных морфологических вида - лишь географические морфы одной из 12-ти.
Что мешает 100-тысячелетнему лосю с той же морфологией быть третьим видом? Ничто. И вероятность того, что это иной вид с древностью находки, несмотря на все сходство морфологии, возрастает.
Но пока нам это не известно, мы можем считать, как нам удобно. Мы так и делаем. Понимая условность этих "видов". Вот и все!

Gosha01 :

Мне не ясно вот что: если просто выразить время в единицах поколений, разве не будет всё в принципе одинаково для слонов и бактерий? Иными словами, допустим нужно 100 поколений чтобы существенно изменить геном под действием отбора. Для слона это будет несколько тысячелетий, а для бактерий - несколько дней. Значит слон приспосабливается к "средним" условиям на уровне тысячелетий (среднему климату, доступности ресурсов и тп), а колебания на уровне месяцев и отдельных лет (например засушливый год) не приведут к закреплению адаптаций. Для бактерий ситуация та же, но в абсолютном времени всё протекает быстрее. Или я путаю?

Да нет, все верно. За одним уточнением. Изменения у слона происходят на уровне продуцируемых половых клеток. То есть, вырос слон, возмужал, стал успешным - оставил потомство. Любая нехорошая черта, инадаптивность, выключают этот вариант генома из жизни и эволюции вида. Не вырос, не оставил потомство и т.п. Умер. То есть идет жесткий отбор на выживаемость. При этом сам слон, получив геном от мамы и папы, уже ничего поменять не может за все 20 лет взросления. Неудачный, значит, неудачный. Досвидос.

Бактерия делится постоянно. Смерти нет! Неудачные варианты бактерии (ну, не совсем нежизнеспособные, конечно) не элиминируются из среды, просто делятся медленнее, переходя в минор от общего числа. И продолжают иметь шансы приспособиться, не сейчас, так в следующем поколении. То есть, отбор в этих постоянно меняющихся условиях одной и той же лужи не так уж и строг. Неудачники остаются пробовать снова, удачники не получают стопроцентного выигрыша и должны соревноваться и дальше. Потому в культуре не происходит стабилизации. Или она происходит на очень узком отрезке очень постоянных условий.
Но и то, среди устойчивых к антибиотику клеток, растущих на антибиотике, сидят неустойчивые. Ждут. Не умирают. Не отбираются негативно.

А как можно сократить геном вдвое не потеряв жизнеспособность? Или речь идёт о постепенном процессе утраты генов, или об утрате некодирующих последовательностей? Кроме того, зачем птицам маленький геном? Я думал маленький геном с минимальным процентом некодирующих частей важен скорее для микробов чтобы делиться быстрее, а не для многоклеточных организмов.

Как и удвоение, потеря части генома - довольно распространенное в жизни событие. В смысле, десяток раз в разных типах отмечено. Удаляются значительные куски, с некоторыми генами, наиболее - некодирующие, конечно. Ясно, что предковый, исходный для урезания геном должен был быть весьма здоровым, со следами прежних удвоений. Вот как у рептилий (хотя там уже есть следы сокращений). Геном амфибий, чтоб понимать, еще здоровее. Самый длинный среди позвоночных. То есть, геном предка птиц должен был быть весьма внушительным.
То есть, чтобы можно было выкинуть половину и быть почти уверенным, что уж по копии нужных генов ты все еще имеешь. А потом заняться тонкой подчисткой, удаляя уже мелкие некодирующие куски.
Или такое удаление (если предковый геном был обычным, а удалил что-то важное) приведет к дегенерации. Что тоже часто неплохо и закрепляется отбором. Как у всех паразитов, как у обсуждавшихся выше акул (правда акулы затем геном за сотни млн л. нарастили вновь).
Зачем это надо птицам, такое сокращение? Меньше - проще и жестче регуляция. Линейней. Выше скорость всех процессов, обмена веществ и с меньшими затратами, выше скорость клеточного роста и деления. Значит, и роста животного. Высокий обмен веществ за низкую цену.
Кто еще, взрослея за лето, живет потом десятки лет? Только птицы.
Читал и идиотскую идею: для облегчения веса, чтобы летать. Это, конечно, ерунда. Весь наш геном весит в сумме полкило от 60 кг веса человека. Птичий вполовину меньше. Сами понимаете процент от массы тела и выигрыш. Геномная перестройка "для веса" быть осуществлена не может.
А вот для уровня обмена, обеспечивающего машущий полет, вполне себе.

При этом не факт, и трудно установить сейчас, что это было однократное событие тиа "р-р-раз и все!" И тонкая доводка, установление новых связей и регуляций заняло время. Собственно, весь меловой период, видимо.

Интересно. А какая ситуация с геномами крокодилов? Ведь они тоже близкие родственники динозавров. Какова у них скорость эволюции?

Крокодилы имеют довольно длинный геном. Короче нашего, но сопоставимый со многими млекопитающими. Примерно равный геному черепах и намного длиннее геномов чешуйчатых, относительно новой группы. Ну и вдвое короче гаттерии.
Ну и вдвое длиннее птичьего.
То есть такая, средненькая группа. Не новая и крутая как чешуйчатые, уже с отягощением, не идущая ни в какое сравнение с птицами, но поактивней отягощенной (утомленной жизнью) гаттерии. И столь же древняя как черепахи.
Но эти крокодилы - это крокодилы на 65 млн лет эволюции старше динозавров. Как и все прочие рептилии. Что было у тех, мы не знаем. Скорее, все "как у людей" (ящериц и прочих). То есть начало группы - момент сокращения предкового генома. Возможно, еще на стадии предка всех архозавров. А как потом, я не знаю. Птички порезали этот "крокодилий" геном радикально.

Gosha01 :

Может ещё одна принципиальная разница между такими организмами и крупными зверями вроде слонов в численности популяций? Иными словами, слонов мало потому что каждая особь нуждается в огромном количестве ресурсов, а грибков и прочих микробов полно потому что каждой "особи" (или клетке) нужно очень мало. Если среда окажется временно неблагоприятной и вымрет допустим 99.9% слонов, вероятно вымрет весь вид потому что останется слишком мало особей чтобы поддерживать здоровую популяцию (например самцы не смогут найти самок, начнётся инбридинг и тп). Но если вымрет 99.9% микробов, всё равно оставшиеся 0.1% - это огромная численность содержащая достаточно богатое генетическое разнообразие для восстановления и дальнейшей эволюции?

Безусловно. То есть
а) наша эволюция дискретна за счет поколений и наличия соматического и полового геномов, а бактериальная эволюция непрерывна
б) мы смертны, а бактерии и одноклеточные организмы - нет, только убиваемы
в) численность опять же ведет к бессмертию бактерий

В итоге они на млрд-летней дистанции, в общем, стабильны. Найденная цианобактерия 4 млрд-летней давности неотличима от современной, как и целые строматолиты. С другой стороны, бактерии не бывают стабилизированы, все время эволюционируя и меняясь. Каждую неделю. Напоминает постоянный бег на месте. Эволюционную суету вокруг одной и той же точки. Мы же бежим только куда-то и от чего-то, теряя временами "уставших" бегунов и пытаясь "присесть отдохнуть".

Про сокращение генома понял, спасибо: значит сокращаются в основном некодирующие участки и ранее удваивавшиеся гены.

Ну да, трудно представить усложнение строения при потерях значительной части генов.

Про геном крокодилов и прочих рептилий не совсем понял: У древней гаттерии очень длинный геном - может там просто много накопившегося "мусора", а генов и их регуляторов не больше или меньше чем у ящериц?

Конечно, так и есть! Генов там не больше. А вот старых регуляторных надстроек (улучшающая, ухудшающая, снова улучшающая, модулирующая первую, дополняющая вторую) гораздо больше. Как и просто мусора (мобильные элементы, повторы и псевдогены).

У крокодилов тоже много "мусора", а у птиц мало? Главное что мне тут не ясно: что конкретно делает геном "косным" и неспособным к существенным улучшениям? Вряд ли это длина. Может какие-то особенности системы регуляции генов?

Длина - это косвенный показатель старости генома, накопления мусора. Если это не новое и удачное удвоение части, как у млекопитающих (когда-то очень давно, в палеозое) и костистых рыб (недавно, в мезозое).
Так самые длинные геномы из рыб у лопастеперых и акул (несмотря на частичное удвоение у костистых!), из амфибий - у хвостатых, из рептилий - у гаттерии, у птиц - у бескилевых, млекопитающих - у сумчатых и наиболее старых отрядов плаценарных (трубкозубые, приматы, неполнозубые).
У птиц мусора, считай, совсем нет. Все очень жестко функционально. Сокращения - вообще маркер активных перестроек, молодого генома. Оптимизации чего-то старого с возникновением нового.
Сказать, что в геноме делает его эволюционно неактивным, никто не может. На сейчас. Длина лишь косвенный знак. Маячок, так сказать, что что-то уже старенькое, и надо бы, по-хорошему, обновить. Провести ревизию.
Крокодилы проводили ревизию тогда же, когда и млекопитающие. В перми-триасе. Но мы сделали удвоение, что расширило комбинаторные возможности, и потом его оптимизировали и ревизировали весь мезозой, а крокодилы после ревизии просто подкопили мусора до почти той же длины, что у нас. Потому они и ограничены своей крокодильей формой, а мышки полетели.