Cercetatori de la Universitatea din Rochester si Institutul J. Craig Venter au descoperit o copie a intregului genom al unui parazit in genomul gazdei sale. Transferul de gene care pot fi transmise genetic la urmasi la o scara atat de mare permite speciilor sa capete noi gene si functii extrem de repede, spune Jack Werren, principalul investigator al studiului.
Descoperirea, raportata in revista Science, sugereaza ca transferul lateral de gene - deplasarea genelor intre specii relationate - ar putea avea loc mult mai frecvent decat se credea, intre bacterii si organismele pluricelulare, cu implicatii dramatice asupra evolutiei.Descoperirile au repercursiuni grave asupra proiectelor care implica urmarirea genomului. ADN-ul bacterian este inlaturat de rutina atunci cand cercetatorii pun cap-la-cap genomuri ale vertebratelor; totusi, aceste gene pot face parte chiar din genomul organismului in cauza, si pot fi chiar responsabile de anumite mecanisme.
"Acest lucru nu parea posibil la inceput." spune Werren, profesor de biologie la Universitatea din Rochester. "Parazitul si-a introdus genomul in celulele a 70% dintre vertebratele pamantului, evoluand odata cu acestea. Acum, am descoperit cel putin o specie la care intreg genomul, sau aproape intreg genomul, a fost absorbit si integrat in genomul gazdei. Genele gazdei contin informatia pentru o specie diferita."
Wolbachia pare sa fie cel mai prolific parazit din lume - "pandemic" cum il numeste Werren. Bacteria invadeaza un membru al speciei, cel mai adesea o insecta, si in final isi croieste drum in ouale sau sperma gazdei. Odata acolo, Wolbachia si-a asigurat trecerea catre generatia urmatoare a gazdei sale, si orice schimb genetic intre acest si gazda are mari sanse sa fie transmis la urmasi.
Intrucat Wolbachia traieste mai ales in organele genitale ale gazdei sale, Werren este de parere ca schimburile de gene sunt transmise adesea la generatiile urmatoare. Pe baza acestui lucru si a descoperirilor anterioare a unei gene a Wolbachia in genomul unui gandac, de catre echipa Fukatsu de la Universitatea din Tokyo, Japonia, cercetatorii din laboratorul lui Werren si colaboratorii lor au decis sa scaneze in mod sistematic vertebratele. Julie Dunning-Hotopp de la Institutul J. Craig Venter a obtinut dovezi care sa confirme ca unele gene ale Wolbachia sunt legate de alte gene ale genomului musculitei Drosophila ananassae atat de corect, incat par a face parte din acelasi genom.
Michael Clark, cercetator asociat la Rochester, a adus o colonie de Drosophila in laboratorul lui Werren, pentru a cerceta mai indeaproape acest lucru. Pentru a izola genomul mustei de cel al parazitului, Clark le-a administrat musculitelor un antibiotic, distrugand Wolbachia. Pentru a confirma ca ananassae au fost intradevar tratate de parazit, Clark a testat cateva mostre de ADN pentru prezenta unor gene de Wolbachia. Le-a gasit. "Timp de mai multe luni, credeam ca esuez." spune Clark. "Administram in continuare antibiotic, dar fiecare gena de wolbachia pe care o testam era inca acolo. Am inceput sa ma gandesc ca poate intregul lant era rezistent la antibiotice. Dupa cateva luni, am revenit si m-am uitat din nou la tesuturi, si genele de wolbachia disparusera complet."
Clark a reusit sa vindece musculitele de parazit, dar o copie a genomului parazitar era inca prezent in genomul mustelor. Clark a observat ca genele erau prezente in al doilea cromozom al mustelor.
Clark a confirmat astfel ca genele de la wolbachia sunt mostenite ca si genele proprii ale insectelor, iar Dunning-Hotopp a aratat ca mai multe gene sunt transcrise la musculite neinfectate; acest lucru inseamna ca anumite copii ale secventei genice sunt facute in celule pentru a putea fi folosite spre a face proteine specifice parazitului.
Werren este de parere ca Wolbachia nu transfera aceste gene "intentionat". Mai degraba, este o consecinta a incercarilor pe care le face celula in rutina ei de a repara ADN-ul lezat. In timpul in care celula isi desfasoara procesele normale, poate absorbi din greseala parti ale ADN-ului in nucleu, adesea alipindu-le la ADN-ul propriu. Dar integrarea ca un genom complet a fost cu siguranta o descoperire neasteptata.
Werren si Clark incearca acum sa afle ce beneficii ar putea aduce inserarea acestor gene in genomul gazdei. "Sansele ca o parte de ADN de asemenea magnitudine sa fie neutre complet sunt destul de mici, deci implicatiile pe care le presupune nu trec neobservate." spune Werren. "Intrebarea este daca aceste gene straine aduc noi functii gazdei sau nu. Este ceva de care va trebui sa ne dam seama pe viitor. "
Biologii evolutionisti vor nota cu siguranta aceasta descoperire, dar cercetatorii care conduc proiecte ce urmareasc genomurile si secventializarea acestora vor trebui sa revina asupra modalitatii de abordare.
Inainte de acest studiu, geneticienii aveau exemple de de gene parazitare care au trecut in genomul gazdei, dar acest lucru era considerat o anomalie. ADN-ul bacterian are o structura aparte, asadar daca cercetatorii analizau genomul unui nematod, de exemplu, si gaseau un ADN bacterial, pur si simplu l-ar indeparta, presupunand ca a fost o contamiare, bacterii din intestinul animalului, sau de pe piele.
Dar aceste gene pot sa nu provina de la o contaminare. Pot la fel de bine sa provina din genomul gazdei. Acest lucru s-a intamplat si la musculitele analizate. Cand s-a initial proiectul Human Genome Project, anumite studii aratau ADN bacterial in genomul uman, dar acelea pareau a fi intradevar cauzate de o contaminare. Nu exista dovezi ca Wolbachia afecteaza oamenii.
"Astfel de transferuri au avut loc si in trecut." noteaza Werren. "In celulele noastre, precum si in cele ale aproape tuturor plantelor si animalelor, exista mitocondrii, structuri speciale, responsabile de generarea energiei chimice a celulei. Acestea au fost candva bacterii care traiau inauntru celulei, ca si Wolbachia astazi. Mitocondriile au inca ADN-ul lor propriu, si majoritatea genelor au migrat catre nucleu in trecut. Ca si Wolbachia, ele au facut schimb de ADN, pasiv, cu celula gazda. Este posibil ca wolbachia sa urmeze drumul mitocondriilor, spre a deveni in final o parte necesara si utila a celulei."
"Intr-un fel, wolbachia poate fi viitoarea mitocondrie." spune Werren. "In o suta de milioane de ani, fiecare poate avea drept organit celular wolbachia."
www.news-medical.net
| < Anterior | Urmator > |
|---|
