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I risultati mescoleranno la nuova ricerca nell'evoluzione batterica

I batteri hanno acquistato fino a 90 per cento del loro materiale genetico dalle specie di batteri distante relative, secondo la nuova ricerca dall'università dell'Arizona in Tucson.

L'individuazione ha implicazioni biomediche importanti perché tale gene-operazione swap, o il trasferimento laterale del gene, è il modo che molti batteri patogeni prendono la resistenza a antibiotici o diventa più virulenta.

“Per mantenere gli efficaci trattamenti e sviluppare i nuovi antibiotici, è importante riflettere le tariffe e reticoli del trasferimento laterale del gene,„ ha detto il membro di gruppo Howard Ochman, un professore di uA della biochimica e della biofisica molecolare e un membro dell'istituto del BIO5 del uA.

La ricerca egualmente risolve un puzzle evolutivo di lunga durata. Molti scienziati hanno sostenuto che estrarre gli alberi genealogici tradizionali non ha significato per i batteri, perché i loro genoma rappresentano una miscela di materiale genetico dalle loro celle parentali e da altre specie di batteri.

Ochman ed il lavoro dei suoi colleghi indica che gli stirpi batterici possono ancora essere rintracciati considerando soltanto i moduli “tradizionali„ dell'eredità genetica. Lo scambio diffuso di geni non offusca la riga di discesa perché i geni acquistati si perdono dal genoma ad un punto successivo o, se persistono, ai batteri quindi li trasmettono alla loro prole.

Potere classificare i batteri è cruciale per medicina, Ochman ha detto. “Se andate al medico con la gola di streptococco può essere abbastanza sicuro che è il risultato di un'infezione con specie di streptococco e può quindi prescrivere un antibiotico appropriato. Se non poteste classificare i batteri perché hanno geni da ogni parte di, medici non potrebbero fare questo.„

Il rapporto della ricerca è pubblicato nella questione attuale di biologia di PLoS, disponibile su www.plosbiology.org. I co-author di Ochman sono Nancy Moran, il professore dei reggenti di uA dell'ecologia e biologia evolutiva e membro BIO5 e Emmanuelle Lerat, ora a Universite Claude Bernard (Lione, Francia) ed a Vincent Daubin, ora allo scientifique ricercato della La nazionale del de del centro (il CNRS) in Francia. La ricerca è stata costituita un fondo per dal Dipartimento per l'energia ed il National Science Foundation.

Il trasferimento laterale del gene, unico nel mondo batterico, lungamente è stato riconosciuto come terreno comunale. Ma finora gli scienziati non hanno conosciuto quale dei geni di un batterio sono venuto dal trasferimento laterale del gene e quale erano stati ereditati dal suo genitore.

Nel loro studio, gli scienziati hanno messo a fuoco sul gruppo migliore studiato di batteri, la Gamma-Proteobacteria. Include molti agenti patogeni umani, compreso la salmonella, la shigella, Escherichia coli patogeno e le pseduomonas.

Il gruppo di Ochman ha confrontato le specie batteriche analizzando i loro dati genomica di sequenza. I ricercatori poi hanno computato gli alberi genealogici, considerando i geni acquistati ed hanno abbinato gli alberi ad un albero stabilito di riferimento. Per tutti i geni, la corrispondenza era circa 95 per cento. Ciò ha indicato che il meccanismo diffuso del trasferimento laterale del gene non interferisce con l'approccio tradizionale di per mezzo degli alberi genealogici per arguire le relazioni. Il gruppo di Ochman ha trovato che soltanto 205 geni di Gamma-Proteobacteria's circa 7.205 geni sono divisi da tutte le specie. La vasta maggioranza dei geni trovati nel gruppo viene dal trasferimento laterale del gene. “La maggior parte di questi si presentano in uno o alcune specie soltanto,„ Ochman ha detto. “Ma questi sono i geni che rendono i batteri differenti l'uno dall'altro.„

Il più comunemente, i geni sono trasmessi dai batteriofagi, virus che specificamente dirottano le celle dei batteri. Come le siringhe minuscole, i fagi iniettano il loro proprio materiale genetico nella cellula ospite, forzante lo per produrre i nuovi fagi. Durante un tal evento, i geni dal genoma batterico possono essere incorporati nei fagi recentemente fatti. Iniettano il loro caricamento genetico recentemente modificato in altri batteri. Questo modo, batteriofagi funge da navette, prendenti il DNA da un batterio e scaricante lo in un altro. I batteri possono anche stabilire il contatto dai tubi minuscoli della connessione tramite cui scambiano i pezzi di DNA. Possono anche prendere il materiale genetico dall'ambiente.

Ochman pensa che i risultati del gruppo mescolino la nuova ricerca nell'evoluzione batterica. “Dovrebbe essere emozionante vedere se il trasferimento del gene è stato così diffuso in altri gruppi di batteri, anche.„