Przyspieszenie ewolucji genomu: nowy system naśladuje dekady zmian w ciągu tygodni

Zespół z Uniwersytetu Tokijskiego opracował system kontroli i przyspieszenia ewolucji zmian w strukturze genomu bakterii. System ten celuje w małe „skaczące geny”, czyli sekwencje DNA znane jako sekwencje insercyjne (IS). Badania te wypełniają lukę między badaniem przeszłej ewolucji a obserwowaniem zmian genetycznych w czasie rzeczywistym w laboratorium. Naukowcy często badają genomy bakterii ze względu na ich łatwy do opanowania rozmiar i spójność. Sekwencje insercyjne (IS) są znane z „skakania” lub zmiany pozycji w genomie, co napędza zmiany ewolucyjne. Zmiany te mogą prowadzić do mutacji, inwersji lub zmian w wielkości i tożsamości genomu. Aby przyspieszyć te zmiany, zespół wprowadził wiele kopii IS o wysokiej aktywności do Escherichia coli (E. coli). W ciągu zaledwie 10 tygodni organizmy testowe zgromadziły zmiany podobne do tych, które zachodzą w naturze przez dziesięciolecia. Obejmowało to około 25 nowych insercji ruchomych elementów genetycznych i 5% zmianę w wielkości genomu. Wysoka aktywność IS spowodowała powstanie wariantów strukturalnych i pojawienie się transpozonów złożonych. To rzuca światło na potencjalne ścieżki ewolucyjne dla IS i transpozonów złożonych. Wyniki stanowią cenne odniesienie do badania wpływu insercji IS i zmian wielkości genomu. „Niespodziewanie” – powiedział Yuki Kanai – badanie rzuciło również światło na ewolucję samych transpozonów. Kanai ma nadzieję zastosować ten system do szerszych pytań, takich jak zrozumienie warunków, w których ewoluuje współpraca między bakteriami lub między bakteriami a ich żywicielami.