Tutkijat löysivät uuden bakteeripopulaatioiden evoluutiomekanismin

Perimän mutaatiot ja geenien horisontaalinen siirtyminen bakteerikannalta toiselle edustavat evoluution mekanismeja, joita on tutkittu vuosikymmenten ajan. Tähän saakka geenien säätelytekijöiden muuntumisen evolutiivinen merkitys bakteeripopulaatioille on ollut tuntematon. Arvostetussa Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa osoitettiin, että bakteerien geenit voivat siirtyä nopeasti yhdestä säätelytavasta toiseen korvaamalla oman säätelytekijänsä jollakin täysin eri perimäkantaa edustavan geenin tekijällä.

Tämänkaltaiset muutokset ovat erittäin yleisiä lukuisissa bakteerisuvuissa, paljastui analysoimalla suuri määrä genomeja.

"Koska säätelytekijät voivat siirtyä horisontaalisesti kehityshaarasta toiseen ja yli lajirajojen, antaa tämä mekanismi bakteereille huomattavan evoluutiopotentiaalin sopeutua muuntuviin elinolosuhteisiin", sanoo Suomen Akatemian COIN-huippuyksikön professori Jukka Corander Helsingin yliopistosta. Hän oli vastuussa genomien laskennallisista analyyseista yhteistyössä MIT- ja Tel Avivin yliopiston tutkijoiden kanssa.

Tutkimuksessa osoitettiin kokeellisesti virtsatietulehduksia yleisesti aiheuttavan Escherichia coli -bakteerin kannan avulla, että jopa yhden ainoan geenin säätelytekijän muutos ilman varsinaisen geenin muuntumista voi saada aikaan huomattavan edun stressitekijöitä sisältävissä elinolosuhteissa.

Ihmisen immuunipuolustusjärjestelmä nimittäin altistaa sairauksia aiheuttavat bakteerit oksidatiiviselle stressille, joka tuhoaa bakteerien solut. Oksidatiivisessa stressissä solujen happitasapaino järkkyy, ja monet menestyksekkäät bakteerit ovat kehittäneet puolustusjärjestelmiä tätä vastaan. Kokeessa matkittiin oksidatiivisen stressin vaikutusta ja verrattiin, miten eri säätelytekijöillä varustetut mutta muuten identtiset bakteerit kykenevät lisääntymään. Toisenlaisessa koejärjestelyssä osoitettiin lisäksi, että bakteereilla on kyky poimia ympäristöstään vaihtoehtoisia säätelytekijöitä genominlaajuisesti. Tällä kyvyllä on merkittävää vaikutusta geenien ilmenemiseen, ja sitä kautta bakteerien mahdollisuuksiin sopeutua elinolosuhteiden muutoksiin.  

Löydös avaa osaltaan uuden suunnan tarkastella ihmisen infektiosairauksia aiheuttavien bakteerien muuntumista vastineena antibioottien ja rokotteiden aiheuttamaan valintapaineeseen.

Lähde:
Transfer of non-coding DNA drives regulatory rewiring in bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences: http://www.pnas.org/content/early/2014/10/08/1413272111.full.pdf+html

Lisätiedot: Professori Jukka Corander, Helsingin yliopisto, matematiikan ja tilastotieteen laitos, COIN- huippuyksikkö, jukka.corander@helsinki.fi

Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »