Mali DNK autostoperi možda preoblikuju život u zemljištu Arktika, pokazala studija

Usred tresetišta severne Švedske milijarde mikroba tiho prepisuju svoje genetske šablone – i to čine mnogo češće nego što su naučnici ranije mislili, piše EurekAlert!

Nova studija, koju su predvodili istraživači sa Univerziteta Kejs Vestern Rezerv, pruža jednu od najjasnijih slika do sada o tome koliko često mikrobi – sićušni živi organizmi nevidljivi golim okom – razmenjuju, dobijaju i gube gene u prirodi. Proučavanje mikroba može pružiti važne tragove za razumevanje klimatskih promena.

Preporučujemo

Istraživanje, objavljeno u žurnalu Nature Microbiology, analiziralo je osmogodišnje uzorke zemljišta iz Stordalen Mirea, ekosistema permafrosta u blizini Arktičkog kruga.

Naučnici već dugo znaju da mobilni genetički elementi – mali delovi DNK sposobni da se kreću između organizama – mogu prenositi gene među mikrobima. Ono što je do sada ostalo uglavnom nepoznato jeste koliko je taj proces zapravo aktivan u ekosistemima u stvarnom svetu.

Odgovor, prema novoj studiji, glasi: veoma aktivan. To je važno jer permafrost zadržava ogromne količine ugljenika koji postaje biološki dostupan kako se tlo otapa, a ravnoteža između držanja tog ugljenika „zaključanim“ i njegovog oslobađanja u vidu gasova sa efektom staklene bašte delom zavisi od toga kako su mikrobi sposobni da se prilagode svom okruženju koje se menja.

Pored samih nalaza, studija uspostavlja novi okvir za merenje genetičke mobilnosti u prirodnim okruženjima. Ovaj pristup bi mogao pomoći naučnicima da bolje razumeju kako se mikrobne zajednice prilagođavaju promenljivim uslovima – i kako se te promene odražavaju na ekosisteme širom sveta.

Koristeći napredne bioinformatičke tehnike, međunarodni istraživački tim – uključujući istraživače sa Zajedničkog instituta za genom Ministarstva energetike SAD i Univerziteta države Ohajo – identifikovao je oko 2,1 milion genetičkih elemenata sposobnih da prenose DNK među mikrobima tresetišta u permafrostu. Takođe su analizirali sekvence RNK kako bi pronašli dokaze da se svaka od ovih sekvenci aktivno kretala, kao i sekvence DNK kako bi otkrili istoriju tog kretanja. Nalazi sugerišu da se razmena gena odvija u ogromnim razmerama, potencijalno utičući na čak polovinu svih mikrobnih populacija u datoj zajednici u bilo kom trenutku.

- Ovo nisu retki događaji. Mikrobne zajednice stalno isprobavaju nove kombinacije gena - rekla je Sara Bagbi, docentkinja biologije na Koledžu umetnosti i nauka na Kejs Vestern Rezervu i jedna od glavnih autora studije.

Jedan od najvećih nalaza studije, prema rečima Bagbijeve, jeste upravo to na koje gene utiču mobilni genetički elementi, bilo kada se prenose kao teret (naučnici ih nazivaju DNK autostoperima) ili kada se geni same ćelije izmene dolaskom mobilnog genetičkog elementa.

- Većina studija o mobilnim genetičkim elementima fokusirala se na prenos rezistencije na antibiotike, ali ta vrsta takmičarske interakcije je zapravo samo mali deo onoga što ovi mikrobi rade. Oko polovine funkcija za koje smo otkrili da su pod uticajem mobilnih genetičkih elemenata povezano je sa osnovnim, svakodnevnim ćelijskim procesima – stvarima koje su mikrobima potrebne samo da bi živeli, a ne da bi se borili protiv pretnji - rekla je ona.

Te promene su važne jer mikrobi pomažu u regulisanju nekih od najvažnijih ekoloških procesa na Zemlji. Studija je otkrila da mobilna DNK često utiče na gene uključene u ciklus ugljenika, obradu hranljivih materija i druge funkcije koje utiču na rad ekosistema.

(Telegraf Nauka/EurekAlert!)