Siyentipiko sa sa University ng Rochester at ang J. Craig Venter Institute ay may natuklasan ng isang kopya ng buong genome ng isang bacterial limatik na nakatira sa loob ng genome ng kanyang mga species ng host.
Ang paghahanap, na naiulat sa Science, nagmumungkahi na ang pag-ilid gene transfer-ang kilusan ng mga genes sa pagitan ng mga hindi kaugnay na species-maaaring mangyari nang mas madalas sa pagitan ng mga bakterya at multicellular organismo kaysa sa mga siyentipiko na dati naniniwala, posing ang mga dramatic na mga implikasyon para sa paglaki.
Ganitong malakihan namamana ng mga paglipat ng gene ay maaaring payagan ang mga species upang makakuha ng mga bagong genes at mga function lubos na mabilis, sabi ni Jack Werren, isang imbestigador ng prinsipyo ng pag-aaral.
Ang mga resulta ay mayroon ding mga malubhang repercussions para sa mga proyekto genome-sequencing. Bacterial DNA ay regular na itinapon kapag ang mga siyentipiko ay assembling invertebrate genomes, pa ang mga genes na ito ay maaaring napakahusay na bahagi ng genome ng organismo, at maaaring kahit na maging responsable para sa mga katangian ng gumagana.
"Ang pag-aaral na ito nagtatatag ang kalat na kalat na pangyayari at mataas na dalas ng isang proseso na namin awas bilang science fiction hanggang ilang taon lamang ang nakalilipas," sabi ni W. Ford Doolittle, Canada Research upuan sa mga comparative Genomics Microbial sa Dalhousie University, na ay hindi konektado sa pag-aaral. "Na ito ay napakaganda na katibayan para sa nadagdagan dalas ng gene transfer."
"Hindi ito tila panahon sa unang," sabi ni Werren, propesor ng biology sa University of Rochester at isang mundo-nangungunang kapangyarihan sa parasito, na tinatawag na Wolbachia. "Parasito ito ay implanted mismo sa loob ng mga cell ng 70 porsiyento ng mga invertebrates sa mundo, coevolving sa kanila. At ngayon, natagpuan namin ng hindi bababa sa isang species na kung saan ang buong o halos buong genome ang limatik ay hinihigop at isinama sa ang host ay. Genes Ang host ay talagang hold ang coding na impormasyon para sa isang ganap na hiwalay na species. "
Wolbachia ay maaaring ang pinaka-mabunga parasito sa ang mundo-isang "pandemic," bilang Werren tawag. Ang bacterium invades isang miyembro ng isang species, madalas isang insekto, at sa huli ay gumagawa ng paraan sa mga itlog ng host o tamud. Kapag may, Wolbachia ay natiyak daanan upang ang susunod na henerasyon ng mga host, at din ng anumang genetic palitan sa pagitan ng ito at ang host ay mas malamang na lumipas sa.
Dahil Wolbachia karaniwang nakatira sa loob ng mga reproductive organs ng kanilang mga nagho-host, Werren reasoned na ang mga palitan gene sa pagitan ng dalawang ay madalas na ipasa sa kasunod na henerasyon. Batay sa na ito at sa isang mas maagang pagtuklas ng isang Wolbachia gene sa isang uwang ng Fukatsu koponan sa University of Tokyo, Japan, ang mga mananaliksik sa Werren lab at nakikipagtulungan sa J. Craig Venter Institute (JCVI) nagpasya sa systematically invertebrates screen. Julie Dunning-Hotopp sa JCVI ay nahanap na katibayan na ang ilang ng ang mga genes Wolbachia ay tila fused sa ang mga genes ng fruitfly, Drosophila ananassae, na kung sila ay bahagi ng parehong genome.
Michael Clark, isang pananaliksik iugnay sa Rochester pagkatapos ay nagdala ng isang kolonya ng ananassae sa Werren ng lab upang tumingin sa misteryo. Upang ihiwalay ang genome ang lumipad mula sa parasito ng, Clark fed ang lilipad isang simpleng antibyotiko, ang pagpatay sa Wolbachia. Upang kumpirmahin ang mga ananassae lilipad ang katunayan cured ng ang wolbachia, Clark sumubok ng ilang mga halimbawa ng DNA para sa pagkakaroon ng ilang mga genes ng Wolbachia.
Upang kanyang malagim, siya natagpuan ang mga ito.
"Para sa mga ilang buwan, naisip ko lang ako ay nanghihina," sabi ni Clark. "Itinatago ko pangangasiwa antibiotics, ngunit bawat solong gene Wolbachia sinubukan ko para sa ay pa rin doon. Sinimulan ko iniisip siguro pilay ay lumago antibyotiko pagtutol. Pagkatapos buwan ng ko sa wakas nagpunta bumalik at tumingin sa muli ang tissue, at nagkaroon Wolbachia hindi doon sa lahat. "
Clark ay cured ang lumipad ng limatik, ngunit ang isang kopya ng genome ang limatik ay pa rin sa genome ang lumipad. Clark ay magagawang upang makita na ang Wolbachia genes ay sa ikalawang kromosoma ng insekto.
Clark nakumpirma na ang Wolbachia mga genes ay minana tulad ng "normal" na mga genes insekto sa chromosomes, at Dunning-Hotopp nagpakita na ang ilan sa mga genes ay ang "transcribed" sa uninfected lilipad, ibig sabihin na ang mga kopya ng gene ang pagkakasunod-sunod ay ginawa sa mga cell na maaaring ginagamit upang gumawa ng mga proteins Wolbachia.
Werren ay hindi naniniwala na Wolbachia "sinasadya" magpasok ng kanilang genes sa mga nagho-host. Sa halip, ito ay isang kalalabasan ng mga cell regular repairing kanilang nasira DNA. Tulad ng mga cell ay pumunta tungkol sa kanilang mga regular na negosyo, maaari nila sinasadyang sumipsip piraso ng DNA sa kanilang nuclei, madalas pagtahi ng mga banyagang genes sa kanilang sariling DNA. Ngunit sa pagsasama ng isang buong genome ay tiyak na isang hindi inaasahang mahanap.
Werren at Clark na ngayon ang naghahanap sa karagdagang sa malaking insert na natagpuan sa ang fruitfly, at kung ito ay ang pagbibigay ng benepisyo. "Ang pagkakataon na ang isang tipak ng DNA ng magnitude na ito ay lubos na neutral, tingin ko, ay medyo maliit na, kaya ang pagkakadamay ay na ito ay imparted ng ilang pumipili kalamangan sa host," sabi ni Werren. "Ang katanungan Ang ay, ang mga dayuhang genes pagbibigay ng bagong mga function para sa host" Ito ay isang bagay na kailangan namin upang malaman. "
Sa gitna ng ebolusyon biologists ay tiyak itala ng pagtuklas, ngunit ang mga siyentipiko na pagsasagawa ng mga proyekto genome-sequencing sa buong mundo din ay maaaring upang ayusing muli ang kanilang iniisip.
Bago ang pag-aaral, ang mga geneticists Alam ng mga halimbawa kung saan ang mga genes mula sa isang parasito ay crossed sa host, ngunit tulad ng kaganapan ay itinuturing na isang bihirang anomalya maliban sa simpleng organismo. Bacterial DNA ay napaka dakila sa kaayusan nito, kaya kung siyentipiko sequencing isang nematode genome, halimbawa, dumating sa kabuuan ng bacterial DNA, sila malamang itapon ito, makatwirang ipagpalagay na ito ay lamang karumihan-marahil ng isang bit ng mga bakterya sa tupukin ng hayop ang , o sa balat.
Ngunit ang mga genes ay maaaring hindi karumihan. Maaari silang napakahusay sa sariling genome ang host. Na ito ay eksaktong kung ano ang nangyari sa orihinal sequencing ng genome ng ang anannassae fruitfly-malaking magpasok Wolbachia ay itinapon mula sa huling pagpupulong, sa kabila ng katotohanan na ito ay bahagi ng genome ang lumipad.
Sa unang araw ng Human Genome Project, ang ilang mga pag-aaral lumitaw upang ipakita ang bacterial DNA na nakatira sa aming sariling genome, ngunit ang mga ay ipinapakita sa katunayan na sanhi sa pamamagitan ng karumihan. Wolbachia ay hindi kilala sa makahawa ang anumang mga vertebrates tulad ng mga tao.
"Ang ganitong paglipat nangyari bago sa malayong nakaraan" tala Werren. "Sa aming napaka-sariling cell at mga halos lahat ng mga halaman at mga hayop ay mitochondria, espesyal na kaayusan na responsable para sa pagbuo ng karamihan ng aming mga cell na supply ng enerhiya sa chemical. Ang mga ay sabay bakterya na nakatira sa loob ng mga cell, tulad ng Wolbachia ay ngayon. Mitochondria mapanatili pa rin kanilang sarili, kahit na napakaliit, DNA, at karamihan ng ang genes inilipat sa nucleus sa malayong nakaraan. Tulad wolbachia, passively nila ang exchanged DNA sa kanilang mga cell host. Ito ay posible wolbachia ay maaaring sundin ang path ng mitochondria, huli na magiging isang kailangan at kapaki-pakinabang na bahagi ng isang cell.
"Sa isang paraan, ang wolbachia ay maaaring ang susunod mitochondria," sabi ni Werren. "Ang isang daang milyong taon mula ngayon, lahat ay maaaring magkaroon ng isang wolbachia organelle."
"Well, hindi sa amin," siya laughs. "Makikita mahaba naming nawala, ngunit wolbachia ay pa rin sa paligid."
http://www.rochester.edu/