Tajni „seksualni životi“ bakterija: Kako se formiraju vrste

Kad je Kostas Konstantinidis dokazao da su mnogi mikrobi – kao i biljke i životinje – organizovani u vrste, preokrenuo je dugotrajno naučno verovanje.

Naučnici su uveliko verovali da bakterije, zbog svojih specifičnih mehanizama genetske razmene i ogromnih razmera njihovih globalnih populacija, ne formiraju – i ne mogu da formiraju – različite vrste.

Preporučujemo

Novo istraživanje Konstantinidisa i njegovih saradnika ide dalje, sugerišući ne samo da bakterije formiraju vrste, već i da održavaju koheziju vrsta putem procesa koji je u izvesnom stepenu „seksualan“.

„Pitanje je kako individualni mikrobi u istoj vrsti održavaju koheziju. Drugim rečima, kako bakterije ostaju slične?“, kaža Konstantinidis, profesor Tehnološkog instituta Džordžije.

Smatra se da bakterijski i drugi mikrobi evoluiraju prvenstveno putem binarne fisije, tj. bespolne reprodukcije, učestvujući retko u genetskoj razmeni. Pomoću novog bioinformatičkog modela za detekciju transfera gena, zajedno sa novom kolekcijom podataka o čitavom genomu, naučnici su testirali hipotezu o tome kako vrste nastaju i kako se održavaju. Otkrili su da bakterije evoluiraju i formiraju vrste više „seksualno“ nego što se mislilo.

Radi ispitivanja kako mikrobne vrste čuvaju svoje posebne identitete, analizirani su čitavi genomi mikroba iz dve prirodne populacije. Istraživači su sakupili i sekvencirali više od 100 sojeva Salinibacter ruber (mikroba koji voli so) iz solana u Španiji. Zatim su analizirali ranije objavljene genome E.coli sa stočnih farmi u Ujedinjenom Kraljevstvu. Uporedili su genome mikroba u bliskom srodstvu da bi videli kako se geni razmenjuju.

Otkriveno je da proces poznat kao „homologna rekombinacija“ ima bitnu ulogu u održanju jedinstva mikrobnih vrsta. Homologna rekombinacija se dešava kad mikrobi razmenjuju DNK međusobno i integrišu novu DNK u svoj genom zamenjujući sopstvenu sličnu DNK. Osmotreno je da se rekombinacija dešava često i nasumice širom čitavog genoma mikroba, a ne samo u nekoliko određenih oblasti.

„Ovo je možda fundamentalno drugačije od polnog razmnožavanja kod životinja, biljaka, gljivica i nebakterijskih organizama, kad se DNK razmenjuje tokom mejoze, ali ishod u smislu kohezije vrste može biti sličan“, kaže Konstantinidis. „Konstantna razmena genetskog materijala funkcioniše kao kohezivna sila, čuvajući sličnost pripadnika iste vrste“.

Istraživači su takođe primetili da je veća verovatnoća da će pripadnici iste vrste razmenjivati DNK između sebe nego sa pripadnicima različite vrste, što dalje čuva granice posebnih vrsta.

„Ovaj rad se bavi bitnim, dugotrajnim problemom mikrobiologije koji je važan za mnoge oblasti istraživanja – načinom definisanja vrste i mehanizama u osnovi kohezije vrste“, kaže Konstantinidis.

Istraživanje ima implikacije po nekoliko oblasti, od nauke o životnoj sredini i evolucije do medicine i javnog zdravlja, i daje važne uvide za identifikaciju, modeliranje i regulisanje organizama značajnih klinički ili u pogledu životne sredine. Metodologija razvijena tokom istraživanja takođe obezbeđuje molekularni alat za buduće epidemiološke i mikrodiverzitetske studije.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)