Genoom evolutie versnellen: nieuw systeem bootst decennia aan verandering na in weken

Een team van de Universiteit van Tokio heeft een systeem ontwikkeld om de evolutie van veranderingen in de bacteriële genoomstructuur te controleren en te versnellen. Dit systeem richt zich op kleine 'springende genen', of DNA-sequenties die bekend staan als insertiesequenties (IS'en). Het onderzoek overbrugt de kloof tussen het bestuderen van evolutie in het verleden en het observeren van real-time genetische veranderingen in het laboratorium. Onderzoekers bestuderen vaak bacteriële genomen vanwege hun beheersbare omvang en consistentie. Insertiesequenties (IS'en) staan erom bekend te 'springen' of van positie te veranderen binnen een genoom, wat evolutionaire veranderingen stimuleert. Deze veranderingen kunnen leiden tot mutaties, omkeringen of veranderingen in de grootte en identiteit van het genoom. Om deze veranderingen te versnellen, introduceerde het team meerdere kopieën van IS'en met hoge activiteit in Escherichia coli (E. coli). Binnen slechts 10 weken verzamelden de testorganismen veranderingen die vergelijkbaar zijn met wat er in de natuur over decennia gebeurt. Dit omvatte ongeveer 25 nieuwe inserties van mobiele genetische elementen en een verandering van 5% in de genoomgrootte. De hoge IS-activiteit resulteerde in structurele varianten en het ontstaan van samengestelde transposons. Dit werpt licht op potentiële evolutionaire paden voor IS'en en samengestelde transposons. De resultaten bieden een waardevolle referentie voor het bestuderen van de effecten van IS-inserties en veranderingen in de genoomgrootte. 'Onverwacht', zei Yuki Kanai, wierp de studie ook licht op de evolutie van transposons zelf. Kanai hoopt dit systeem toe te passen op bredere vragen, zoals het begrijpen van de omstandigheden waaronder samenwerking evolueert tussen bacteriën of tussen bacteriën en hun gastheren.