Shluk syntetických „minimalizovaných“ bakterií Mycoplasma mycoides, zvětšeno 15000krát. Credit: Tom Deerinck a Mark Ellisman, National Center for Imaging and Microscopy Research, University of California San Diego

Minimální buňky jsou schopné evoluce

A to prý dokonce zhruba stejně rychle buňky normální. Proč je to překvapivé?

Jako minimální buňky označujeme bakterie s upraveným genomem, z něhož byly odebrány („vykuchány“) všechny geny, které nejsou bezprostředně potřebné pro život (v laboratorním prostředí ovšem).
Takový minimální genom zdánlivě poskytuje jen malou (dokonce by se zdálo málem nulovou?) flexibilitu. Jakákoliv mutace bude současně znamenat, že něco bude chybět (a to něco nezbytného – viz definice minimálního organismu). Nicméně, jak uvádějí autoři článku, evoluci ani tímto způsobem nelze zastavit, ba snad ani moc omezit (zpomalit). „Život si cestu vždy najde,“ komentují to spoluautoři studie Jay Lennon a Roy Z. Moger-Reischer z Indiana University (Bloomington).
Vědci použili pro svou studii syntetický organismus Mycoplasma mycoides JCVI-syn3B – minimalizovanou verzi bakterie M. mycoides, která se běžně vyskytuje ve střevech např. koz. Tato parazitická bakterie už přirozeně ztratila mnoho svých genů – podobné zjednodušení je u parazitů běžné, protože spoléhají na funkce hostitele. Výzkumníci z kalifornského Institutu J. Craiga Ventera šli v tomto směru ještě o krok dál. V roce 2016 vyřadili 45 % z 901 genů přirozeného genomu M. mycoides a zredukovali jej tak na dosud nejmenší nejmenší soubor genů potřebných pro autonomní buněčný život. M. mycoides JCVI-syn3B má 493 genů. (Poznámka PH: oproti tomu, jak to vypadalo, když C. Venter začal vytvářet minimální organismy před nějakými 20 lety, je to ovšem stále dost; tehdy se za minimální genom pokládalo nějakých 300 genů, čehož se tedy dosud dosáhnout nepodařilo. A v minulosti se tyto pokusy prováděly hlavně s příbuznou bakterií Mycoplasma genitalium, která parazituje u člověka.)
Jakákoli mutace v „minimálním“ organismu by mohla smrtelně narušit jednu nebo více buněčných funkcí, což evoluce zdánlivě omezuje. Organismy se zjednodušenými genomy mají méně cílů, kde se může uplatnit pozitivní selekce. Vědci nicméně sledovali evoluci bakterie v laboratoři po 300 dní, což odpovídalo 20 000 generací. Dalším krokem byly experimenty, které měly zjistit, jak si tyto minimální buňky vedou ve srovnání s původními minimálními buňkami a také s „neminimalizovanou“ bakterií M. mycoides.
Nepřekvapivě „přírodní“ bakterie uspěla lépe než minimální organismus, ale 20 000 generací stačilo na to, aby minimální bakterie získala zpět (prý) veškerou fitness. Evoluce a selekce tedy byla z za těchto podmínek nejen možná, ale i velmi účinná. Vědci identifikovali i geny, které se během evoluce změnily nejvíce. Některé z nich se podílely na stavbě povrchu buňky, zatímco funkce několika dalších zůstávají neznámé.
Pochopení toho, jak fungují zjednodušení genomy, je samozřejmě důležité – v biotechnologiích/při zdokonalování syntetických organismů, při studiu parazitů včetně endosymbiontů, ale i při úvahách o vzniku života.

Jay Lennon, Evolution of a minimal cell, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06288-x. www.nature.com/articles/s41586-023-06288-x
Zdroj: Indiana University / Phys.org

Viz také: JCVI-syn3A: Syntetická buňka se 492 geny normálně roste a dělí se

Proč se v prekambriu ze Země stala sněhová koule

Před počátkem kambria (i fauny ediakara) postihlo Zemi zřejmě několik obrovských zalednění. Nová studie australských …

One comment

  1. Zajímalo by mě, z článku to nelze s jistotou vyvodit:
    – baktérie se uměla přizpůsobit nějakým okolnostem, tak, že překonfigurovala své geny?
    – baktérie dokázala ukrást know-how z okolního prostředí?
    – bakterie získala informačně nové schopnosti, know-how, které vznikli vulgárně řečeno z ničeho?

    To nejsou stejné věci.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close