Najkrótsze DNA dla życia
Paweł Szablewski | 2006-10-19
Bakterie Carsonella ruddii o najkrótszym DNA zawierającym tylko 182 geny i 159 662 par zasad zsekwencjonowali naukowcy z zespołu prof. Atshushi Nakabachi z Japonii i naukowcy z Uniwersytetu z Arizony. Inny zespół z Hiszpanii pod kierunkiem Vincente Pereza-Brocala zbadał bakterię Buchnera aphidicola z DNA o 420 tyś par zasad. Obie prace ukazały się w Science.
Do tej pory uważano, że minimalna długość kodu genetycznego umożliwiająca życie powinna wynosić około 400 tyś par zasad. Kod taki zawiera informacje o wszystkich genach niezbędnych do życia.
Od kilku lat trwają prace prowadzone przez J. Craig Venter Institute w Rockville, Maryland nad skonstruowaniem sztucznego genomu zbudowanego z około 300 genów. Miałby on być wykorzystany przy produkcji sztucznych bakterii wytwarzających biopaliwa z surowej biomasy. Jak wykazują niektóre teoretyczne szacunki minimalna długość kodu mogłaby wynosić 113 tyś par zasad i zawierać 151 najbardziej istotnych dla życia genów.
Pomimo, że DNA obu bakterii prawie nie zwiera elementów "śmieciowych" (nie kodujących białka), prawdopodobnie nie są one zdolne do samodzielnego życia. Obie bakterie zaliczane są do organizmów symbiotycznych występujących w komórkach innych zwierząt.
Carsonella ruddii, żyje w komórkach występującego w Arizonie owada, który żywi się sokami roślin. Natomiast Buchnera aphidicola występuje w komórkach niektórych mszyc także żywiących się sokami roślin. Taki tryb życia doprowadził je do utraty niektórych funkcji i genów pożytecznych w samodzielnego życia. Funkcje te przejęły komórki owada produkując niezbędne związki do życia bakterii. Natomiast bakterie mogą się odwdzięczać produkując niektóre aminokwasy, których w bogatych w cukry sokach roślin jest niewiele. Niektóre z owadów poddanych takiej symbiozie wytwarzają nawet specjalne komórki przeznaczone do przechowywania bakterii (własne bioreaktory).
Można by powiedzieć, że to "ewolucja przez lenistwo", organ nieużywany zanika. Naukowcy podejrzewają, że albo związki niezbędne dla bakterii już występowały w komórkach owadów i zrezygnowały one z ich produkcją albo geny z bakterii przeskoczyły do owada obciążając go tym obowiązkiem. Taki dalszy postęp ewolucji może doprowadzić do włączenia bakterii jako stałych części składowych (organelli) komórki owada. Organelle, które powstały najprawdopodobniej w ten sposób i nadal zwierają szczątkowe własne DNA znamy od lat. Są to między innymi mitochondria odpowiedzialne za produkcję energii i chloroplasty u roślin.
Obecnie samodzielnie żyjącą bakterią o najkrótszym znanym DNA zbudowanym z 1354 genów jest Pelagibacter ubique występująca w wodach oceanów.
Źródła: Eurekalert!, Nature, Science