(KTSDesign/Science Photo Library/Getty Images) Мистериозни нишки на ДНК, които привидно асимилират гени от много различни организми в заобикалящата ги среда, бяха открити в заден двор в Калифорния.
Учените са нарекли тези елементи „Боргс“ и тяхното откритие може да ни помогне не само да разберем еволюцията на микроорганизмите, но и техните взаимодействия в екосистемите им и ролята им в по-широката среда.
Според геомикробиолога Джил Банфийлд от Калифорнийския университет в Бъркли Боргс може да направи изключително значимо откритие.
„Оттогава не съм бил толкова развълнуван от откритие CRISPR ,' каза тя в Twitter . „Открихме нещо енигматично, което, подобно на CRISPR, е свързано с микробни геноми.“
Документ, описващ структурите, е качен на сървъра за предпечат bioRxiv , и в момента чака партньорска проверка .
Първият от Борговите е открит в кал, изровена от задния двор на Банфийлд. Тя работеше с генетика Basem Al-Shayeb от UC Berkeley, за да идентифицира вируси които заразяват аноксични микроби, известни като археи, които живеят във влажна среда, Научно списание доклади .
Екологичната ДНК е отличен начин за идентифициране на набора от организми, които обитават екосистема. Но в своята лъжичка кал Банфийлд и Ал-Шайеб откриха нещо забавен : структура на ДНК, състояща се от почти милион базови двойки. Това е огромно.
По-внимателно вглеждане в последователността разкри още повече особености: повече от половината гени бяха нови; имаше огледални последователности в края на всяка нишка; и показа структури, съответстващи на способността за самовъзпроизвеждане.
Озадачени, изследователите се обърнаха към базите данни с ДНК, за да видят дали могат да намерят нещо друго, което да прилича на тяхното откритие. Те идентифицираха 19 последователности, които изглежда отговарят на профила.
Какво представляват тези ДНК структури е неясно, но със сигурност са очарователни. Те принадлежат към клас структури, наречени екстрахромозомни елементи , или ECE, които могат да бъдат намерени извън хромозомите, които съдържат по-голямата част от генетичния материал на организма.
ECE са огромни и самовъзпроизвеждащи се и могат да бъдат намерени вътре или извън клетъчните ядра; примерите включват плазмиди и вирусна ДНК.
„Нито можем да докажем, че те са археални вируси или плазмиди, или мини-хромозоми, нито можем да докажем, че не са“, пишат изследователите в статията си .
Боргите обаче са много по-големи от другите ECE, според Банфийлд : една трета от размера на техните микроби гостоприемници.
Секвенирането разкри, че Борг, който откриха, има общи черти с род археи, наречен Methanoperedens които окисляват метана, което предполага, че структурите могат да бъдат свързани с тези конкретни микроби. Всъщност Борг може да бъде критично въвлечен в този процес.
Това представлява интерес за учени като Банфийлд, тъй като процесът намалява количеството метан в атмосферата. Тъй като метанът е мощен парников газ, научаването как микробите го провеждат може да има последици за науката за климата.
Въпреки това, Methanoperedens не може да се отглежда в лабораторни условия – все още не, така или иначе. Един проблем с ДНК от околната среда е, че тя може да бъде замърсена от друг генетичен материал в същата среда.
Всъщност Боргс изглежда споделя много генни последователности от други елементи и микроби; изследователите тълкуват това в смисъл, че ECE са абсорбирали и асимилирали тези гени и елементи – оттук и името, след извънземната раса кошерни умове от Стар Трек .
Възможно е обаче тези споделени гени да са доказателство за замърсяване на околната среда. До Methanoperedens могат да се отглеждат в лаборатория, изолирани от тези замърсяващи влияния, може да не е възможно окончателно да се обявят тези генетични структури за ново откритие.
Въпреки това находката е интригуваща. Ако Борг са истински, те биха могли да увеличат капацитета за Метанопедеренс ' способност да окислява метана. Това предполага, че може да има неизвестни процеси и че тези ECE играят неизвестна досега роля в регулирането на атмосферата.
„Боргите носят множество метаболитни гени, някои от които произвеждат варианти на протеини Methanoperedens, които могат да имат различни биофизични и биохимични свойства,“ пишат изследователите в статията си .
— Ако приемем, че тези гени се разширяват и увеличават Methanoperedens енергиен метаболизъм, Боргс може да има широкообхватни биогеохимични последици, включително намаляване на потоците метан, с важни и неочаквани последици за климата.
Констатациите са достъпни на сайта за предпечат bioRxiv .