Desi pare un caz ciudat, cercetatorii au descoperit ca o bacterie unicelulara poate contine zeci de mii de copii ale propiului genom. Descoperirea aduce un nou record la capitolul de numar de copii ale unui genom, raportat la o celula, dar deasemenea mai aduce in lumina o alta intrebare: care ar fi avantajul detinerii unui asemenea numar imens de copii ale unui genom ?

Totalitatea genelor unei specii alcatuiesc genomul speciei respective. De exemplu genomul uman are o secventa de 3.2 miliarde de perechi de baze.

Numarul de copii ale propiului genom variaza in fiecare celula, odata cu specia. Majoritatea bacteriilor au doar o singura copie; majoritatea celulelor din corpul uman contin doua asemnea copii. Plantele sunt cunoscute privind promiscuitatea lor din acest punct de vedere, “culegand” noi copii ale genomului, apoi pierzindu-le din nou, intr-un ciclu care poate avea loc de nenumarate ori in evolutia istorica a unei plante. “Ai putea sa crezi ca aceasta este o amprenta a vietii, genomul fiind stabil din punct de vedre al marimii,” spune Sally Otto, biolog la University of British Columbia in Vancouver – Canada. “Deci este intr-adevar remarcabil ca organismele variaza asa de mult, din punctul de vedere al numarului de copii ale genomului propiu detinute,” adauga ea.

Pana acum, recordul din acest punct de vedere il detinea o bacterie – Buchnera aphidicola – care se gaseste in afide (subordin de insecte homeoptere cuprinzand paduchii de plante mici – sfecla de zahar – cu forme aripate sau nearipate Aphidinea), cu o medie de 120 de copii ale genomului. Dar Esther Angert de la Cornell University in Ithaca – New York, si echipa sa au descoperit ca Epulopiscium, bacterie care traieste in intestinul unor pesti din ordinul Perciformes (unicornfish), contine pana la 200.000 de copii ale propiului genom.

Epulopiscium poate avea pana la 600 de micrometri in lungime – mult mai mare decat majoritatea bacteriilor. Forma corpului bacteriei este asemanatoare unei tigari. Escherichia coli, bacterie cunoscuta ca traind in intestinul uman, are aproximativ 1 micrometru in lungime. “Ar putea incapea cu usurinta un milion de celule ale E. coli in Epulopiscium,” spune Angert.

Gigantismul este de obicei un dezavantaj pentru bacterii, deoarece ele nu detin sisteme sofisticate de hranire asemeni celulelor eucariote. In schimb, bacteriile isi preiau nutrientii prin difuziune simpla de-a lungul membranei celulare. Deoarece o bacterie mare ar avea un raport scazut al suprafetei fata de volum, rata de preluare a nutrientilor ar fi prea mica pentru a-i permite supravietuirea. Celulele bacteriilor mari pur si simplu ar muri.

Dar fiind mare, ai si avantaje, in defavoarea pradatorilor. Epulopiscium este prea mare pentru a fi atacata de alti agenti patogeni, cum ar fi bacteriofagul. Angert crede ca aceasta colectie extravaganta de copii ale genomului, intalnita la Epulopiscium ar putea fi o cale de a se bucura de avantajele dimensiunii mari, fara dezavantajele modului de hranire. Ea presupune ca aceste copii sunt aranjate intr-un sistem chiar sub membrana celulara bacteriana. Acest aranajament ar presupune ca celula ar putea ingloba nutrientii si alte molecule din mediul inconjurator, fara a mai astepta ca aceste molecule sa difuzeze prin membrana celulara.

“Daca ai astepta un semnal de la mediu inconjurator, bazandu-te doar pe difuziune, ar dura foarte mult,” spune Anger. “Ar fi foarte dezavantajos. Acest lucru deschide acea usa ce permite celulei sa cresca, si nu permite difuziunei sa ii limiteze volumul,” adauga ea. Avand asa multe copii ale genomului creste desemenea rata de producere a ARN-ului si proteinelor de la nivelul genelor, o ipoteza agreata de microbiologul Hank Siefert de la Northwestern University in Chicago – Illinois – care spune ca un asemenea sistem ar putea ajuta aceasta bacterie sa supravietuiasca in ciuda marimii destul de mari.

Dar, totusi Epulopiscium nu este cea mai mare bacterie cunoscuta pana acum. Thiomargarita namibiensis, numita astfel datorita formei rotunde a perlelor de sulf, poate creste pana la 800 micrometri. Pana acum nimeni nu a determinat numarul copiilor genomului propiu din aceasta bacterie, dar cercetatorii au observat ca bacteria contine o structura mare centrala numita vacuola, care este plina cu lichid. Aceasta vacuola ocupa aproximativ 98 % din volumul celular al T. namibiensis, impingand partile metabolice active ale celulei catre exteriorul membranei celulare.

La Epulopiscium pe de alta parte, continutul celular central este deasemenea activ, si necesita un supliment de nutrienti si proteine. Necesita o investitie serioasa de energie pentru a mentine activ acest sistem, dar mediul intern oferit de pestii din ordinul Perciformes ar putea favoriza acest stil de viata, spune Seifert.

Bibliografie:

1. www.nature.com
2. Wikipedia – enciclopedia libera
3. Notiuni despre gene si ADN – Editura Aquila