Понимание индивидуальности бактерий
Бактерии так же индивидуальны, как люди, согласно новому исследованию профессора Питера Янга и его команды из Департамента биологии Йоркского университета.
Исследователи извлекли с квадратного метра придорожной полосы кампуса бактерию Rhizobium leguminosarum — природную «фабрику удобрений», фиксирующую азот из воздуха для бобовых растений.
В лаборатории из корней растений выделили и установили 72 отдельных штамма, для каждого из которых определили полную последовательность генома. Исследование, опубликованное в Open Biology, показало, что каждый из 72 штаммов уникален — имеет разные гены и способен расти на разных источниках пищи.
Бактерии размножаются делением, создавая идентичные клетки, но они активно обмениваются пакетами генов от одной клетки к другой посредством горизонтального переноса генов. Именно это делает каждый ризобиум уникальным.
«Мы можем рассматривать бактериальный геном как состоящий из двух частей, — говорит профессор Янг. — Основной геном выполняет базовые «хозяйственные» функции и примерно одинаков у всех представителей вида, в то время как дополнительный геном содержит пакеты генов, не обязательные для работы клетки, но очень полезные для взаимодействия с внешним миром».
«Бактерии похожи на смартфоны. Каждый телефон выходит с завода со стандартным оборудованием и ОС (основной геном), но получает уникальный набор возможностей через «приложения» (дополнительные гены), загруженные из интернета (через горизонтальный перенос генов)».
Многие исследования используют вариацию стандартного основного гена для составления списков видов в сообществе, но новое исследование показывает, что списка названий недостаточно.
«В вашем городе может быть 300 человек по фамилии Бейкер, но нельзя предполагать, что все они пекут хлеб», — поясняет профессор Янг.
Можно использовать метагеномику для изучения всех генов в бактериальном сообществе, но для понимания их функций необходимо также знать, какие гены собраны вместе в одной бактерии. Это новое исследование помогает понять принципы сборки бактериальных геномов.