Учёные открыли новый способ обмена генетической информацией у распространённых морских микробов
Исследователи обнаружили ранее неизвестный механизм горизонтального переноса генов у морских бактерий Prochlorococcus — одних из самых маленьких и многочисленных фотосинтезирующих организмов на Земле, вносящих значительный вклад в производство кислорода в океане.
Новый класс генетических агентов, названный "тайкепосонами" (от имени греческой богини Тихе), позволяет этим бактериям обмениваться целыми блоками генов, даже будучи разделёнными в океане и имея низкую плотность популяции. Тайкепосоны — это последовательности ДНК, которые могут включать несколько целых генов, спонтанно отделяться от окружающей ДНК и переноситься между организмами.
Ключевые открытия:
- Исследование сотен геномов Prochlorococcus из разных экосистем выявило "островки" генетического материала — "горячие точки" изменчивости с генами, важными для выживания (например, усвоения железа, азота, фосфатов).
- Эти островки сильно различались у разных видов, но всегда находились в одних и тех же частях генома, а иногда были почти идентичны у далёких видов, что указывает на горизонтальный перенос.
- В геномах не было найдено черт, характерных для известных мобильных генетических элементов (плазмид, профагов).
Механизм переноса:
Тайкепосоны перемещаются с помощью:
- Мембранных везикул — крошечных пузырьков, отпочковывающихся от клетки.
- "Захвата" вирусных инфекций — использования капсидов вирусов (бактериофагов) в качестве транспортного средства. Анализ собранных в открытом океане капсидов и везикул подтвердил их обогащение этими генетическими элементами.
Значение:
- Это новый тип мобильных генетических элементов, отличный от известных ранее.
- Механизм работает как генетический конструктор (LEGO), позволяя быстро комбинировать блоки генов и адаптироваться к новой среде (например, получить способность усваивать дефицитный нутриент).
- Явление может быть распространено шире: аналогичные элементы уже найдены у других, неродственных морских бактерий.
Исследование, опубликованное в журнале Cell, объясняет, как Prochlorococcus сохраняет огромное генетическое разнообразие и способность адаптироваться к радикально разным условиям — от тропиков до полюсов, от поверхности до глубины.