Studiul relevă că genele săritoare pot fi transferate între specii diferite
Genele nu sunt transmise exclusiv de la părinți la descendenți. Unele dintre ele sunt mobile și pot sări și între specii, așa cum au demonstrat cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină din Bremen.
Observarea directă a unui gen săritor oferă prima dovadă că astfel de gene pot fi transferate de la o specie la alta – de la prădător la pradă.
Genele săritoare accelerează evoluția. Acestea sunt paraziți în materialul genetic al bacteriilor, plantelor, animalelor și oamenilor. Ele sunt eliberate în celulă sub formă de molecule mici de ARN și au mecanisme complexe pentru a se insera în alte părți ale materialului genetic din celulă, conferind adesea noi proprietăți celulei și accelerând astfel evoluția. Există, de asemenea, gene săritoare care se eliberează din ARN utilizând o enzimă ARN. Aceste ribozime sau introni auto-splicer sunt un grup special de gene săritoare.
Transferul unei gene într-o altă celulă sau specie este mai complicat. Analizele filogenetice ale genelor arată că astfel de salturi au avut loc. Până acum, se considera că, pentru a se întâmpla acest lucru, genele săritoare călătoreau ca „autostopiști” în genomurile plasmidelor sau virusurilor. Acum, Jens Harder și colegii săi au făcut o observație surprinzătoare.
O comunitate anaerobă pe mirosul portocalelor. O îmbogățire de bacterii și arhee, care produce metan (biogaz), adăpostea o comunitate neobișnuită: cel mai abundent membru era o bacterie prădătoare foarte mică. Candidatus Velamenicoccus archaeovorus se hrănește cu microorganismele care descompun limonenul, mirosul portocalelor, în metan și dioxid de carbon. Celulele individuale din filamentul lui Methanothrix soehngenii, cel mai semnificativ producător de metan de pe Pământ, erau moarte.
Putea Ca. Velamenicoccus archaeovorus să fie cauza morții? Pentru a confirma acest lucru, ar fi necesar să se detecteze molecule de Ca. Velamenicoccus archaeovorus în celulele moarte.
În căutarea ARN-ului intron. În timp ce analiza genomului lui Ca. Velamenicoccus archaeovorus, Jens Harder a descoperit un gen săritor, un intron. Deși – și tocmai pentru că – ARN-ul intron nu fusese observat anterior în afara unei celule, Jens Harder a decis să caute intronul în prada lui Ca. Velamenicoccus archaeovorus.
Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină a dezvoltat metode adecvate capabile să detecteze cantități mici de ARN în celulele bacteriene. După dezvoltarea unor sonde de acizi nucleici specifice, imaginile microscopice au relevat prezența ARN-ului intron în celulele vii ale lui Ca. Velamenicoccus archaeovorus și în celulele moarte ale lui Methanothrix soehngenii.
A prins-o cu minciuna? Da, în timp ce intronul încerca să se reproducă. Totuși, purtătorul intronului, Ca. Velamenicoccus archaeovorus, omorâse deja noua gazdă. Astfel, încercarea s-a încheiat cu un salt într-o celulă goală.
ARN stabil. Acizii ribonucleici sunt mesagerii din celulele vii. Aceștia sunt molecule lungi care transportă planurile celulei de la materialul genetic la fabricile de proteine și sunt apoi descompuși foarte rapid de la capăt. Celulele moarte nu conțin de obicei acizi ribonucleici.
Cu toate acestea, supraviețuirea ARN-ului intron în celule nu este surprinzătoare, deoarece intronul formează un ARN circular fără capete deschise, care este rezistent la enzimele degradative.
Stabilitatea ARN-ului intron în forma sa circulară este o caracteristică distinctivă. La oameni, moleculele de ARN circulare influențează multe procese metabolice, iar rolul lor în dezvoltarea tumorilor este în prezent subiectul unor cercetări intense. De asemenea, aplicațiile în vaccinurile ARN, de exemplu, împotriva virusului Covid și anumitor forme de cancer, sunt în curs de dezvoltare. Studiul nostru a arătat că în microorganisme genele săritoare pot fi transferate la alte specii prin intermediul ARN-ului lor circular.
