Eine bahnbrechende Entdeckung hat eine lange gehegte Überzeugung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft in Frage gestellt und gezeigt, dass Bakterien, wie Pflanzen und Tiere, in verschiedene Arten organisiert sind. Diese Forschung, geleitet von Kostas Konstantinidis, Richard C. Tucker Professor an der School of Civil and Environmental Engineering am Georgia Tech, hat die traditionelle Sichtweise über den Haufen geworfen, dass Bakterien aufgrund ihrer einzigartigen Mechanismen des genetischen Austauschs und ihrer riesigen globalen Populationen keine verschiedenen Arten bilden könnten.
Konstantinidis und seine Mitarbeiter haben außerdem gezeigt, dass Bakterien nicht nur Arten bilden, sondern auch ihre Kohäsion durch einen Prozess aufrechterhalten, der einer "sexuellen" Fortpflanzung ähnelt. Diese Erkenntnis stellt das vorherrschende Verständnis der bakteriellen Evolution in Frage, die lange Zeit als hauptsächlich asexuell angesehen wurde.
Das Forschungsteam untersuchte mit einer neuartigen bioinformatischen Methode zur Erkennung von Gentransfer und einem umfassenden Datensatz von vollständigen Genomen, wie mikrobielle Arten ihre unterschiedlichen Identitäten erhalten. Sie analysierten die vollständigen Genome von Mikroben aus zwei natürlichen Populationen: Salinibacter ruber, einem salzliebenden Mikroben, und Escherichia coli, einem häufigen Bakterium, das in Nutztieren vorkommt.
Ihre Analyse ergab, dass "homologer Austausch" eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Kohäsion mikrobieller Arten spielt. Dieser Prozess beinhaltet den Austausch von DNA zwischen Mikroben und die Integration der neuen DNA in ihr Genom, wobei ähnliche DNA-Segmente ersetzt werden. Die Forscher beobachteten, dass die Rekombination häufig und zufällig über das gesamte Genom hinweg stattfindet, nicht nur in bestimmten Regionen.
Diese Entdeckung legt nahe, dass Bakterien sich auf eine "sexuellere" Weise entwickeln und Arten bilden, als bisher angenommen. Obwohl der Prozess von der sexuellen Fortpflanzung bei Tieren, Pflanzen und Pilzen abweichen kann, ist das Ergebnis in Bezug auf die Kohäsion von Arten ähnlich. Der ständige Austausch von genetischem Material wirkt als Kohäsionskraft und erhält die Ähnlichkeit zwischen Mitgliedern derselben Art.
Die Forscher fanden auch heraus, dass Mitglieder derselben Art eher DNA miteinander austauschen als mit Mitgliedern verschiedener Arten, was die unterschiedlichen Grenzen zwischen Arten weiter verstärkt. Diese Forschung hat wichtige Auswirkungen auf verschiedene Bereiche, darunter Umweltwissenschaften, Evolution, Medizin und öffentliche Gesundheit, und liefert wertvolle Erkenntnisse für die Identifizierung, Modellierung und Regulierung klinisch oder ökologisch wichtiger Organismen.