Бактерія JCVI-syn3B зі штучно вкороченим до мінімуму геномом швидше пристосовується до середовища й еволюціонує, ніж її «дикі» предки, вказує дослідження американських і бразильських науковців у журналі Nature.
Клітини бактерії JCVI-syn3B під мікроскопом. Tom Deerinck, Mark Ellisman / National Center for Imaging and Microscopy Research / University of California at San Diego
Що це за бактерія?
Багато рослин і тварин мають десятки тисяч генів у геномі. Геном бактерій зазвичай набагато менший, але часто складається з тисячі генів. Велика кількість із них не кодують білок та не є критично важливими для виживання. Прагнучи з'ясувати мінімум генів для життя клітини, науковці створили бактерію усього з 473 генами, що є найменшим геномом з відомих. Зробили вони це, модифікувавши геном Mycoplasma mycoides — бактерії, яка паразитує у кишківнику жуйних тварин. У новій роботі вчені Університету Індіани експериментували зі штамом JCVI-syn3B, який має 493 гени, щоб з'ясувати, чи достатньо його крихітного геному для еволюції. Для цього вони дали можливість культурі мікробів вільно зростати протягом 300 днів, за які в них змінилося 2 000 поколінь.
Як повелися мікроби?
Швидкість мутацій у JCVI-syn3B виявилася однією з найбільших серед зареєстрованих у клітин будь-якого виду. І якщо скорочення кількості генів до мінімуму погіршив виживаність бактерій JCVI-syn3B на 53 відсотки, то через 2 000 покоління цей недолік повністю зник. Це свідчить про те, що клітини пристосувалися до середовища, тобто успішно еволюціонували. Розрахунки свідчать, що з мінімальним набором генів бактерія еволюціонувала на 39 відсотків швидше, ніж її нормальний предок M. mycoides.
Результати свідчать, що обмеження геному мінімальним розміром не перешкоджає еволюції організму. Єдине, у чому малий геном проявився, це розмір клітин. Якщо природна форма за такий самий час вирощування збільшила розмір клітин на 85 відсотків, то JCVI-syn3B залишилася така сама. Вчені пояснюють це нестачею генів, які залучені до побудови й підтримання мембрани клітини.
Варіант штучної бактерії з усього 473 генами хоч і є з найменшим геномом серед відомих, але має проблеми з поділом клітин, уникнути які вдалося додаванням кількох додаткових генів.