Учёные обнаружили «спящие» гены магнетосом в немагнитных бактериях

Магнитные бактерии могут ориентироваться по магнитному полю Земли благодаря цепочкам магнитных наночастиц (магнетосом) внутри клеток. Инструкции по созданию этих структур закодированы в генах.

Международная группа под руководством профессоров Дирка Шюлера и Рене Убе из Университета Байройта впервые обнаружила кластер таких генов у немагнитной бактерии. Гены неактивны, но функциональны и, вероятно, попали в бактерию посредством горизонтального переноса генов. Результаты опубликованы в The ISME Journal.

Горизонтальный перенос генов — важный источник изменчивости и появления новых видов у бактерий. Гены, контролирующие синтез магнетосом, также могут передаваться горизонтально.

До сих пор эти гены находили только у бактерий, которые уже производят магнетосомы в результате успешного прошлого переноса. Теперь же в геноме немагнитной бактерии Rhodovastum atsumiense (фотосинтезирующей) обнаружен целый кластер генов магнетосом.

Эти гены неактивны: в лаборатории клетки не удалось заставить формировать магнетосомы ни при каких условиях культивирования. Естественно магнитных фотосинтезирующих бактерий пока не известно.

«Насколько нам известно, это первое обнаружение полного набора "молчащих" генов у немагнитной бактерии. Вероятно, это ранняя эволюционная стадия после приобретения генов от другой, пока неизвестной бактерии из класса Alphaproteobacteria».

«Будущие исследования покажут, можно ли активировать эти гены в естественной среде. В лабораторных условиях активации не происходит. Поэтому наличие генов магнетосом само по себе не означает, что биосинтез идёт. Следует с осторожностью интерпретировать соответствующие геномные данные в публичных базах», — говорит профессор Дирк Шюлер.

Исследователи также выяснили, почему бактерия-хозяин не устранила бесполезные для неё гены. По словам первого автора работы Марины Дзюбы, перенос, вероятно, произошёл на недавнем этапе эволюции, и гены не наносят вреда хозяину, поэтому срочного устранения не требовалось.

Это открытие следует за исследованием двухлетней давности, в котором та же группа успешно перенесла полный набор генов магнетосом от магнитной бактерии Magnetospirillum gryphiswaldense в немагнитную, после чего та начала их синтезировать.