Похожие статьи
Бактерии могут обмениваться генетическим материалом между собой — даже между видами. Вместо того чтобы передаваться от предка к потомству, генетическая информация обменивается между организмами, живущими в одно и то же время. Систематически характеризуя эффекты пригодности этого так называемого горизонтального переноса генов, исследователи из Института биологической физики Кельнского университета обнаружили, что они могут предсказать, ускоряет ли перенос генов адаптацию к определенным условиям роста.
Команда создала серию гибридов бактерии Bacillus subtilis и родственных видов путем горизонтального переноса генов. Затем они протестировали бактерии на приспособляемость к таким факторам окружающей среды, как температура и питание. Они представили свои результаты в журнале ISME.
Отдельный вид бактерий имеет относительно небольшой геном и размножается только путем копирования собственной генетической информации. Таким образом, его адаптивность ограничена. Однако в сообществе с другими видами бактерии могут получать генетический материал от своих соседей и включать его в свой собственный геном.
Но могут ли бактерии действительно увеличить свои шансы на выживание с помощью этого нового генетического материала? При каких условиях он дает преимущество? Профессор д-р Беренике Майер и ее команда исследовали эти вопросы, показав в ходе эволюционного эксперимента, что при определенных условиях роста бактерии получают преимущества от генетического материала других бактерий.
Исследователи создали большое количество гибридов между Bacillus subtilis «сенной палочкой» и родственными видами Bacillus путем горизонтального переноса генов и определили их пригодность. Пригодность описывает, насколько быстро размножается гибрид по сравнению с немодифицированной бактерией, называемой родительским штаммом. Быстрый рост означает, что один вид бактерий может превзойти другой и таким образом добиться доминирования над своим потомством.
Чтобы проверить их приспособляемость, исследователи определили пригодность гибридов к различным условиям окружающей среды, таким как повышенная температура или различные источники пищи.
«Мы получили различное распределение эффектов приспособленности для каждого условия. Теперь важным вопросом было то, можем ли мы предсказать, будет ли горизонтальный перенос генов повышать приспособленность в определенных условиях окружающей среды», — делится Изабель Ратманн, один из ведущих авторов исследования.
Чтобы проверить эти прогнозы, ученые разработали высокопроизводительный эволюционный эксперимент в сотрудничестве с исследовательской группой профессора д-ра Тобиаса Болленбаха. В ходе эксперимента были созданы популяции различных гибридов, которые конкурировали друг с другом за питательные вещества в различных условиях роста. Используя высокопроизводительную систему, сотни таких популяций наблюдались на протяжении 450 поколений бактерий. Первые результаты показали, что, используя распределение эффектов приспособленности, можно делать прогнозы о влиянии переноса генов на приспособленность.
«Мы обнаружили, что при большинстве условий роста некоторые гибриды были лучше приспособлены, чем родительский штамм. Этот результат позволяет предположить, что общий генофонд может помочь бактериям адаптироваться к определенным условиям окружающей среды. Однако существуют и условия, при которых перенос генов не дает преимущества», — отмечает Мона Верстер, еще один из ведущих авторов исследования.
В будущем исследователи планируют использовать этот метод для конкретного прогнозирования того, когда горизонтальный перенос генов ускорит адаптацию бактерий.
Эксклюзивный материал*
Фото: Журнал ISME (2022). DOI: 10.1038 / s41396-022-01325-5
Ведущий автор рубрик «образование», «аналитический блог», «психология». Также занимаюсь переводами с зарубежных источников. Считаю, что от ошибки никто не застрахован, но настоящие СМИ распространяют и комментируют информацию, в достоверности которой они убеждены и источники которой они хорошо знают.
