Перемещение генов — ключ к эволюционным изменениям у бактерий
Новое исследование учёных из Университета Мэриленда и Института Пастера показывает, что бактерии развивают новые способности, такие как устойчивость к антибиотикам, преимущественно за счёт получения генов от других бактерий.
Эти выводы частично противоречат широко принятой теории, согласно которой новые биологические функции у бактерий и других микробов возникают в основном за счёт процесса дупликации генов внутри одного организма. Исследование будет опубликовано 27 января в открытом журнале PLoS Genetics.
Способность микробов выживать в экстремальных условиях, от кипящей или замерзающей воды до иммунной системы человека, связана с их умением быстро менять набор белковых функций, приобретая, теряя и модифицируя гены. Было известно, что микробы расширяют репертуар белковых семейств двумя путями:
- Через дупликацию генов с последующей медленной функциональной специализацией (как у многоклеточных организмов).
- Через горизонтальный перенос генов — прямое получение разных генов от других микробов. Этот процесс печально известен в распространении антибиотикорезистентности, создавая такие «супербактерии», как MRSA (метициллин-резистентный Staphylococcus aureus).
Проанализировав большую базу данных микробных геномов, включая опасные патогены, учёные выяснили, какой путь расширения генного семейства встречается чаще. Исследование показывает, что оба пути возможны, но в отличие от крупных многоклеточных организмов, у микробов преобладает горизонтальный перенос.
Авторы делают вывод: поскольку микробы создали большую часть биохимического разнообразия жизни (от дыхания до фотосинтеза), «изучение эволюции биологических систем должно явно учитывать преобладающую роль горизонтального переноса генов в диверсификации белковых семейств».