A mikrobiomok forradalma: elmosódó fajhatárok
Ez az első olyan kutatás, amely számszerűsíti a horizontális génátadás ütemét a teljes óceáni mikrobiomra vonatkozóan. Az eredmények kérdéseket vetnek fel a fajok hagyományos, merev kategorizálásával kapcsolatban, hiszen a folyamatos géncsere miatt a határok sokkal elmosódottabbak lehetnek, mint korábban gondoltuk. Ráadásul bebizonyosodott, hogy a cserélődő gének gyakran azonnali előnyt nyújtanak, például lehetővé teszik egyes mikrobák számára új tápanyagforrások kiaknázását.
Mindezek ellenére a folyamat mennyiségi vizsgálata eddig nehézségekbe ütközött, mivel a mikrobák elképesztő változatossága és a nagyon távoli rokonok közötti géncserék megfigyelése bonyolult feladat. Korábban a tudósok csak néhány, gyakran előforduló gén vizsgálatával tudták követni a folyamatot, vagy a metagenomika módszerével legfeljebb tipikus, rokon géneket azonosítottak, így a későbbi elemzésekből rendszerint kimaradtak a horizontálisan átvett gének.
Úttörő elemzés 12 000 sejt genomján
A kutatócsoport most 12 000 véletlenszerűen kiválasztott tengerfelszíni mikroba genomját vizsgálta, amelyeket trópusi és szubtrópusi vizekből izoláltak. Ez az adatbázis az egyik legnagyobb ilyen jellegű gyűjtemény. Az eredmények azt mutatják, hogy bár a gének túlnyomórészt közeli rokon sejtek között cserélnek gazdát, időnként nagyon távoli mikrobák között is történik géncsere. Az egyik leglátványosabb példa a Sargasso-tenger mikrobáiban megjelenő új típusú foszforfelvételi gének esete volt – ezek extrém foszforszegény környezetben jelentettek előnyt.
A kutatókat meglepte, hogy még a riboszomális RNS-t (a fehérjeszintézis alapvető gépezetét) kódoló gének is ki vannak téve a horizontális géntranszfernek – holott eddig ezeket tipikusan faji bélyegként tartották számon.
A jövő: megfejteni a természet mérnöki zsenialitását
A kutatók következő lépésként más élőhelyekre is ki szeretnék terjeszteni a vizsgálatokat, hogy jobban megértsék, milyen mechanizmusok és élőlénycsoportok vesznek részt ebben az evolúciós folyamatban. A kutatás biotechnológiai szempontból is forradalmi lehet: feltárhatja, hogyan „programozza át” ilyen gyorsan a természet a sejteket az új feladatok és környezetek szerint. A Bigelow Laboratórium tovább dolgozik az analitikai eszközök fejlesztésén, hogy a jövőben még pontosabb képet kapjunk arról, miként lehet mindezt a környezetvédelemben vagy a bioökonómiában hasznosítani.
Összességében elmondható, hogy bár csak most kezdjük kvantitatívan felfogni a horizontális génátadás jelentőségét, az óceán mikroszkopikus lakói a Föld biológiai innovációinak meghatározó résztvevőivé válnak.
