Искусственные клетки способны эволюционировать быстрее настоящих

Исследователи утверждают , что даже очень скромная клетка, содержащая всего 493 гена, может мутировать и адаптироваться, чтобы улучшить свою пригодность. Это критический шаг в сохранении и стабильности жизни, который недавно был продемонстрирован в лаборатории.

Выводы получены из нового исследования, проведенного группой ученых из США и Бразилии. Они лишили клетку всех генов, кроме ее основных, чтобы увидеть, может ли она все еще развиваться.

Клетка представляет собой искусственно обтекаемую версию Mycoplasma mycoides – паразитической бактерии, обитающей в кишечнике коз и других жвачных животных. Впоследствии, когда этот паразит стал полагаться на своего хозяина для выживания, он по ненадобности потерял многие из своих начальных генов. Сегодня в его геноме осталось всего 901 генов, что ничтожно мало по сравнению с тысячами генов, кодирующих белки многих других видов бактерий, или даже десятками тысяч генов растений и животных.

Когда ученые синтетическим путем удалили еще 41% генов M. mycoides, оставив все последовательности, кроме важнейших, они создали свободноживущую клетку с наименьшим геномом среди всех организмов, выращенных в чистой культуре. По словам биолога Джея Леннона из Университета Индианы, отредактированная бактерия под названием M. mycoides JCVI-syn3B является основой того, что нужно клетке для выживания.

Но даже этот «скелет» способен на большее, чем может показаться, на первый взгляд.

Когда Леннон и его коллеги позволили M. mycoides JCVI-syn3B расти в лаборатории в течение 300 дней (что эквивалентно 2000 бактериальным поколениям), они обнаружили очень высокую частоту мутаций для такой простой клетки. По сравнению с начальным M. mycoides этот новый штамм эволюционировал на 39% быстрее, восстанавливая всю пригодность, которую он потерял, когда исследователи искусственно удалили многие его гены.

Помещены в ту же пробирку, что и другие «минимальные клетки», которые не развивались в течение 300 дней, эволюционировавшие клетки превзошли других, захватив верх и став более доминирующим штаммом. Он явно лучше подходил для своего окружения.

Теоретически, чем больше клетка, тем больше сложных моделей она может содержать. Удивительно, но эволюционированные клетки не увеличились в физическом размере. Исследователи подозревают, что это связано с тем, что половина ее мембранных белков была удалена, что означает, что клетке не хватало ресурсов для увеличения своего объема.

Хотя остается еще много нюансов для исследования, включая, какие гены эволюционировали и почему, результаты показывают, что естественный отбор достаточно силен, чтобы оптимизировать даже самые простые одноклеточные организмы.

©buzztagz.com