Baktériumokban él tovább a kihalt állatok DNS-e: talán így feltámaszhatjuk a mammutot?
Érdekes jelenségre bukkantak kutatók, amely az élet kialakulása utáni korai idők történetét színesítheti – akár a modern DNS kialakulását és a korai evolúciót is új fénybe helyezheti. Ez a jelenség egyes baktériumokhoz kötődik, amik átvesznek más sejtekből DNS-szekvenciákat, és azokat fel is használják!
Miután egy élőlény elpusztul, DNS-e még évszázadokon, sőt, évezredeken át megmaradhat, ha a körülmények adottak. Persze közben a szekvencia sérülhet, és szépen lassan le is bomlik.
Azonban a baktériumok egy részéről kimutatták, hogy képes más, halott létformák DNS-ét magába fogadni és saját genomjába beépíteni. Ez a tevékenység értelemszerűen nagyon komoly hatással lehetett a baktériumok evolúciójára, amelyet így új fényben is lehet vizsgálni. Az antibiotikumok készítésében és fejlesztésében is számíthatunk következményekre.
A Dán Nemzeti Történelmi Múzeum GeoGenetika Központjának munkatársa, Søren Overballe-Petersen és csapata mutatta ki és publikálta idén novemberben, hogy a baktériumok még rég kihalt állatok DNS-ét is befogadják és felhasználják, és még ezek az ősi szekvenciák is beépülnek az organizmus DNS-ébe. Kutatásuk folyamán megfigyelték, ahogy a baktériumok egy 40.000 éve halott gyapjas mammut-leletből vontak ki DNS-adatokat – ez egy sokkal nagyobb időbeli távolság, mint azt eddig lehetségesnek gondolták.
A baktériumok nem csak felveszik ezeket az ősi (vagy éppenséggel pont, hogy kortárs) DNS-szeleteket, hanem használni is kezdik! Ha például a baktérium felvesz egy jó hidegtűrést lehetővé tevő genomszeletet, és beépíti saját DNS-ébe, így ő maga is jobban bírja majd a hideget, de megváltoztathatja utódainak sejthártyáját vagy finomhangolhatja az anyagcseréjüket is.
Ez a jelenség ráadásul megmagyaráz az élet korai evolúciójáról is bizonyos dolgokat: korábban úgy tudtuk, a DNS-újrakombináláshoz szükség van a (jóval később megjelent) recA nevű fehérjére, ami a DNS-másolást végzi, most viszont kiderült, hogy a recA nélkül is lehetséges ilyen DNS rekombináció, így a Föld első élő mikroorganizmusainak fejlődése történhetett másként, mint eddig hittük.
Bár a baktériumok képessége erre lenyűgöző, azért messze nem tökéletes. Ha beépítenek egy DNS-szekvenciát a genomjukba, akkor ugyan jó eséllyel valamiféle evolúciós előnyre tesznek szert, de ugyanilyen könnyen csapdába is ejthetik magukat: az ezekben kódolt gyengeségeket is a magukévá teszik, akár olyan tulajdonságokat is felvehetnek, amelyek megölik őket. Lopkodásuk veszélyes lehet az emberre is: egy patogén szekvencia felvétele után könnyen új betegségek, tünetek bukkanhatnak fel.
Ráadásul időbe telik, mire a DNS-ben kódolt információ realizálódik a baktérium fehérjéiben, és addig nem lehet tudni, mire fog vezetni az új befogadott szekvencia. Egyes új adatok óriási ugrást jelenthetnek a baktérium evolúciójában.
A folyamat tudományos elnevezése horizontális gén transzferben fellépő transzformáció (huhh). Ez azt jelenti, hogy amikor a baktérium másolja a DNS-ét, a környéken eltárolt laza töredékeket megfogja és beleszövi az új genomba. Mivel a baktériumoknak nincs szexuális jellegű génkeveredésre való lehetősége, ez a leggyakoribb módszerük az új elemek felvevésére. Ez az ún. másodlagos DNS-evolúció.
A baktériumok osztódással szaporodnak (képen), azaz önmaguk tökéletes másolataivá esnek szét. Amikor a másolásba hiba csúszik, azt nevezzük mutációnak – eddig úgy hitték, a mutáció a baktériumok evolúciójának fő forrása
A gyakorlatban ez a patogén baktériumok elleni küzdelmet is jóval hatékonyabbá teheti a jövőben: olyan önpusztító genetikai kódot kell előállítani, aminek folyományaként a baktérium elpusztul, miután azt beintegrálja.
A kutatás következő lépcsőfoka lehetne a kutatók szerint az eredeti baktérium genom és a rárakódott “extrák” elkülönítése – ha a baktériumok összegyűjtötték az elmúlt évmilliók alatt a génszekvenciákat az azóta kihalt állatokból, akkor szekvenciánként elvileg összeszedhetjük a teljes, eredeti génállományt. Ez persze kolosszális, már-már lehetetlen munka lenne a mai felkészültségünkkel – de ad egy kis ízelítőt arról, merre akarják maguk a kutatók továbbvinni a paleogenetika gyakran halottnak tekintett tudományát.
iflscience nyomán
