Гены как ископаемые: учёные нашли ДНК, отвечающую за создание ископаемых молекул в древних породах

Исследователи из MIT обнаружили ген и соответствующий белок, ответственные за производство 2-метилхопаноидов — липидов, которые считались биомаркерами для отслеживания появления кислородного фотосинтеза в древних породах возрастом 2,5 миллиарда лет.

Ключевое открытие

  • Ранее считалось, что 2-метилхопаноиды производятся в основном цианобактериями (кислород-продуцирующими бактериями), что делало их хорошим биомаркером для поиска истоков кислородного фотосинтеза.
  • Новое исследование показало, что ген, кодирующий белок для синтеза этих липидов, присутствует и у бактерий, не производящих кислород.
  • Это означает, что 2-метилхопаноиды нельзя уверенно использовать как биомаркер исключительно для кислородного фотосинтеза.

Как проходило исследование

  1. Учёные проанализировали геном бактерии (не производящей кислород), которая также производит 2-метилхопаноиды. Это открытие было сделано в лаборатории профессора Дианн К. Ньюман ещё в 2007 году.
  2. Был идентифицирован генный кластер, ответственный за синтез липидов.
  3. Создав мутантов с делециями в генах, кодирующих белки-кандидаты, исследователи точно определили ген и белок, добавляющие дополнительную метильную группу (CH3) к молекуле.
  4. Поиск в геномных базах данных (например, GenBank) показал, что этот специфический ген присутствует у трёх основных групп бактерий, включая цианобактерии.

Значение работы

  • Гены как ископаемые: Подход молекулярной генетики позволяет обойти ограничения лабораторного культивирования бактерий и использовать сами гены в качестве «ископаемых» для изучения древних биологических процессов.
  • Пересмотр гипотез: Открытие ставит под сомнение более раннюю работу 1999 года, в которой 2-метилхопаноиды предлагались в качестве биомаркера цианобактерий.
  • Новые направления: Теперь учёные знают, где искать, чтобы «заполнить пробелы» в ранней истории кислородного фотосинтеза. Следующая цель — выяснить функцию этих молекул и условия, в которых они возникли миллиарды лет назад.

Исследование поддержано NASA, NSF и Институтом Агурон. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.