Tudi bakterije se izogibajo izmenjavi DNA med sorodniki

Tudi bakterije se izogibajo izmenjavi DNA med sorodniki

Sorodstveno razlikovanje spodbuja horizontalni prenos genov med manj sorodnimi sevi B. subtilis, s čimer se lahko pospeši evolucija genomov v smeri povečevanja raznolikosti.

Sorodstveno razlikovanje omogoča ljudem, živalim in celo bakterijam prepoznavanje sorodnikov ter posledično vpliva na socialne interakcije znotraj vrste, vendar so te interakcije in njihove posledice slabo poznane. Skupina raziskovalk in raziskovalcev z Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani (doc. dr. Polonca Štefanič, asist. Katarina Belcijan, asist. dr. Barbara Kraigher, prof. dr. Rok Kostanjšek, prof. dr. Ines Mandić-Mulec), Univerze Penn State (prof. dr. Jasna Kovač), Univerze v Københavnu (dr. Joseph Nesme, dr. Jonas Stenløkke Madsen, prof. dr. Søren Johannes Sørensen) in Univerze Exeter (prof. dr. Michiel Vos) so ugotovili, da bakterije manj sorodne predstavnike iste vrste napadejo, ubijejo in privzamejo DNA seva, ki je v napadu izgubil.

Izmenjava DNA poteka tudi med visoko sorodnimi sevi znotraj vrste, vendar se ti ne napadajo in posledično je med njimi nižja izmenjava genov kot med manj sorodnimi sevi. Opisano spominja na izogibanje parjenju med sorodnimi osebki, ki je značilno za ljudi in živali (inbreeding avoidance), a pri bakterijah do zdaj še ni bilo odkrito.

Ključna ugotovitev raziskave je, da prihaja do povišanega prenosa DNA med manj sorodnimi sevi, kar lahko pospeši evolucijo genomov v smeri povečevanja raznolikosti. Doslej je namreč veljalo, da je prenos DNA pri bakterijah višji med bližnjimi sorodniki znotraj vrste, vendar tovrstne raziskave, za razliko od opisane raziskave Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani, niso vključevale vpliva bakterijskih interakcij na horizontalni prenos genov.

Raziskava ima izjemen pomen, saj postavlja evolucijo organizmov, iz katerih so se razvila vsa ostala živa bitja, v kontekst socialnih interakcij. Poleg tega razkrije, da je pri horizontalnem prenosu genov, ki postaja eden največjih medicinskih problemov človeštva, treba upoštevati tudi interakcije med mikrobi kot gonilo prenosa genov in posledično evolucije vrst.

Raziskava tudi prvič nedvoumno razkrije, da se manj sorodni sevi znotraj vrste pobijajo, kar je pomembno upoštevati pri pripravi biognojil in probiotikov, sestavljenih iz več različnih sevov. Te interakcije namreč lahko vplivajo na sestavo in učinkovitost pripravkov ter posledično na uporabno vrednost in stroške njihove izdelave.

Viri: Kin discrimination promotes horizontal gene transfer between unrelated strains in Bacillus subtilis. Nature communications. 2021, vol. 12, str. 1–11, https://www.nature.com/articles/s41467-021-23685-w,
DOI: 10.1038/s41467-021-23685-w.

Štefanič P., blog na Nature portfolio:
https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/posts/bacteria-on-inbreeding-no-thanks

Blog »Small things considered«:
https://schaechter.asmblog.org/schaechter/2021/08/for-bacteria-mating-can-be-a-stressful-business.html

Spletna strokovna revija Mikrobiolog.si:
http://www.smd.si/wp-content/uploads/2021/09/mikrobiolog_si_2-_avgust-2021.pdf