Accelerare l'evoluzione del genoma: un nuovo sistema imita decenni di cambiamenti in poche settimane

Un team dell'Università di Tokyo ha sviluppato un sistema per controllare e accelerare l'evoluzione dei cambiamenti nella struttura del genoma batterico. Questo sistema prende di mira piccoli "geni saltellanti", o sequenze di DNA note come sequenze di inserzione (IS). La ricerca colma il divario tra lo studio dell'evoluzione passata e l'osservazione dei cambiamenti genetici in tempo reale in laboratorio. I ricercatori studiano spesso i genomi batterici a causa delle loro dimensioni gestibili e della loro coerenza. Le sequenze di inserzione (IS) sono note per "saltare" o cambiare posizione all'interno di un genoma, guidando il cambiamento evolutivo. Questi cambiamenti possono provocare mutazioni, inversioni o alterazioni delle dimensioni e dell'identità del genoma. Per accelerare questi cambiamenti, il team ha introdotto più copie di IS ad alta attività in Escherichia coli (E. coli). In sole 10 settimane, gli organismi di prova hanno accumulato cambiamenti simili a quelli che si verificano nel corso di decenni in natura. Ciò includeva circa 25 nuove inserzioni di elementi genetici mobili e una variazione del 5% delle dimensioni del genoma. L'elevata attività di IS ha portato a varianti strutturali e all'emergere di trasposoni compositi. Ciò illumina potenziali percorsi evolutivi per IS e trasposoni compositi. I risultati forniscono un prezioso riferimento per studiare gli effetti delle inserzioni di IS e delle variazioni delle dimensioni del genoma. "Inaspettatamente", ha detto Yuki Kanai, lo studio ha anche fatto luce sull'evoluzione dei trasposoni stessi. Kanai spera di applicare questo sistema a questioni più ampie, come la comprensione delle condizioni in cui si sviluppa la cooperazione tra batteri o tra batteri e i loro ospiti.