Sciencemag.cz
Doporučujeme
Podle nové studie evoluce, alespoň u bakterií, není tak nepředvídatelná („náhodná“), jak se dosud předpokládalo. Co konkrétně to znamená, k tomu viz dále. Výsledky by prý mohly otevírat řadu možností v syntetické biologii, medicíně a environmentálních vědách.
Studii vedli James McInerney a Alan Beavan z University of Nottingham a Maria Rosa Domingo-Sananes z Nottingham Trent University. Tým provedl analýzu pangenomu – kompletního souboru genů v rámci daného druhu. Pomocí metody strojového učení Random Forest nechali vědci analyzovat několik set tisíc hodin počítačově zpracovávat soubor dat 2 500 kompletních genomů jednoho druhu bakterií.
Po vložení dat tým nejprve vytvořil genové rodiny z každého genu každého genomu. Jakmile byly tyto rodiny identifikovány, vědci analyzovali vzorce, jak se tyto rodiny v některých genomech vyskytovaly a v jiných chyběly.
„Zjistili jsme, že některé genové rodiny se v genomu nikdy neobjevily, pokud tam již byla přítomna určitá jiná genová rodina, a v jiných případech byly některé geny naopak velmi závislé na přítomnosti jiné genové rodiny,“ uvedla M. R. Domingo-Sananes.
Vědci tak objevili neviditelný ekosystém, v němž geny mohou spolupracovat nebo být ve vzájemném konfliktu. Díky těmto interakcím mezi geny jsou aspekty evoluce do jisté míry předvídatelné a navíc je k dispozici nástroj, který umožňuje tyto předpovědi provádět,
„Na základě této práce můžeme začít zkoumat, které geny podporují například gen rezistence vůči antibiotikům. Pokud se tedy snažíme eliminovat rezistenci vůči antibiotikům, můžeme se zaměřit nejen na ohniskový gen, ale i na jeho podpůrné geny,“ říká A. Beavan.
Možné důsledky výzkumu mají být následující:
Syntetická biologie – vědci budou moci navrhovat syntetické genomy a získají plán pro předvídatelnou manipulaci s genetickým materiálem.
Boj proti rezistenci vůči antibiotikům – pochopení závislostí mezi geny může pomoci identifikovat podpůrnou skupinu genů, které umožňují rezistenci vůči antibiotikům, a otevřít tak cestu k cílené léčbě.
Ekologie – poznatky ze studie by mohly sloužit jako podklad pro konstrukci mikroorganismů určených k zachycování uhlíku nebo k rozkladu znečišťujících látek.
Další aplikace v medicíně – předvídatelnost genových interakcí by mohla způsobit revoluci v personalizované medicíně tím, že poskytne nové ukazatele rizika onemocnění a účinnosti léčby.
Alan Beavan et al, Contingency, repeatability, and predictability in the evolution of a prokaryotic pangenome, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2304934120
Zdroj: University of Nottingham / Phys.org, přeloženo, zkráceno
Poznámky PH:
Obdobných výzkumů s podobnými závěry tedy byla provedena již celá řada, základním vnímáním evoluce jako cca náhodného procesu to ale neotřáslo. I když tedy autoři studie označují své výsledky jako revoluční, lze o tom mít důvodné pochybnosti.
Samo o sobě to, že jednotlivé geny spolu více či méně spolupracují, samozřejmě rozporována nikde není.
