Mempercepat evolusi genom: sistem baru meniru perubahan puluhan tahun dalam hitungan minggu

Sebuah tim di Universitas Tokyo telah mengembangkan sistem untuk mengendalikan dan mempercepat evolusi perubahan dalam struktur genom bakteri. Sistem ini menargetkan "gen pelompat" kecil, atau urutan DNA yang dikenal sebagai urutan penyisipan (IS). Penelitian ini menjembatani kesenjangan antara mempelajari evolusi masa lalu dan mengamati perubahan genetik waktu nyata di laboratorium. Para peneliti sering mempelajari genom bakteri karena ukurannya yang mudah dikelola dan konsistensinya. Urutan penyisipan (IS) diketahui "melompat" atau mengubah posisi di dalam genom, mendorong perubahan evolusi. Perubahan ini dapat mengakibatkan mutasi, pembalikan, atau perubahan ukuran dan identitas genom. Untuk mempercepat perubahan ini, tim memperkenalkan beberapa salinan IS aktivitas tinggi di Escherichia coli (E. coli). Hanya dalam 10 minggu, organisme uji mengakumulasi perubahan serupa dengan apa yang terjadi selama beberapa dekade di alam. Ini termasuk sekitar 25 penyisipan baru elemen genetik bergerak dan perubahan 5% dalam ukuran genom. Aktivitas IS yang tinggi menghasilkan varian struktural dan munculnya transposon komposit. Ini menjelaskan jalur evolusi potensial untuk IS dan transposon komposit. Hasilnya memberikan referensi yang berharga untuk mempelajari efek penyisipan IS dan perubahan ukuran genom. "Tanpa diduga," kata Yuki Kanai, penelitian ini juga menyoroti evolusi transposon itu sendiri. Kanai berharap untuk menerapkan sistem ini pada pertanyaan yang lebih luas, seperti memahami kondisi di mana kerja sama berkembang antara bakteri atau antara bakteri dan inangnya.