Beschleunigung der genomentwicklung: neues system ahmt jahrzehntelange veränderungen in wochen nach

Ein Team der Universität Tokio hat ein System entwickelt, um die Evolution von Veränderungen in der Struktur des bakteriellen Genoms zu kontrollieren und zu beschleunigen. Dieses System zielt auf kleine "springende Gene" oder DNA-Sequenzen ab, die als Insertionssequenzen (ISs) bekannt sind. Die Forschung schlägt die Brücke zwischen der Untersuchung vergangener Evolution und der Beobachtung von genetischen Veränderungen in Echtzeit im Labor. Forscher untersuchen oft bakterielle Genome aufgrund ihrer überschaubaren Größe und Konsistenz. Insertionssequenzen (ISs) sind dafür bekannt, innerhalb eines Genoms zu "springen" oder ihre Position zu verändern, was evolutionäre Veränderungen antreibt. Diese Veränderungen können zu Mutationen, Umkehrungen oder Veränderungen der Genomgröße und -identität führen. Um diese Veränderungen zu beschleunigen, führte das Team mehrere Kopien von hochaktiven ISs in Escherichia coli (E. coli) ein. Innerhalb von nur 10 Wochen akkumulierten die Testorganismen Veränderungen, die denen ähneln, die in der Natur über Jahrzehnte auftreten. Dazu gehörten etwa 25 neue Insertionen mobiler genetischer Elemente und eine Veränderung der Genomgröße um 5 %. Die hohe IS-Aktivität führte zu strukturellen Varianten und dem Auftreten von zusammengesetzten Transposons. Dies beleuchtet potenzielle Evolutionswege für ISs und zusammengesetzte Transposons. Die Ergebnisse liefern eine wertvolle Referenz für die Untersuchung der Auswirkungen von IS-Insertionen und Genomgrößenänderungen. "Unerwartet", sagte Yuki Kanai, warf die Studie auch ein Licht auf die Evolution der Transposons selbst. Kanai hofft, dieses System auf breitere Fragen anwenden zu können, z. B. um die Bedingungen zu verstehen, unter denen sich die Zusammenarbeit zwischen Bakterien oder zwischen Bakterien und ihren Wirten entwickelt.