iPon Hírek

Hány gén kell az élethez?

Dátum | 2013. 07. 08.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Az emberi genetikai kódról sok dolog elmondható, de a „szűkszavúság” például egyáltalán nem jellemző rá: a humán genomban körülbelül 20 ezer fehérjekódoló gén található. A fajok többsége ennél jóval kevesebb génnel gazdálkodik, az Escherichia coli genetikai állományát például mindössze 4100 gén teszi ki. A szakértőket régóta érdekli, hogy vajon mekkora lehet az a génállomány, amely feltétlenül szükséges az élethez. Egyre inkább úgy tűnik azonban, hogy ez nem egy egyszerű számmal leírható feltétel, hanem a probléma jóval bonyolultabb. Az E. coli kevesebb génnel is működőképes, de ez részben azért van, mert jóval kisebb számú feladat megoldását kell genetikai kódjának tartalmaznia, mint mondjuk az ember esetében. Nincs például komplikált ideg- vagy emésztőrendszere, ugyanakkor génjeinek köszönhetően több különféle cukor lebontására képes, és kiválóan bírja az ínségesebb időket, vagy a szélsőségesen meleg környezetet is. Az elmúlt évek során különböző kutatások keretében a szakértők szisztematikusan blokkolni kezdték a baktérium egyes génjeit, annak kiderítése érdekében, hogy lássák, a genom melyik részére van szükség az élet fenntartásához. A kísérletek alapján az E. coli génjeinek több mint 90 százaléka nélkülözhető, és mindössze 302 gén tartozik az alapvető fontosságú kategóriába.

A nélkülözhetetlen DNS-szakaszok közé tartoznak többek közt a DNS másolását lehetővé tevő gének, illetve a baktérium mindennapi létéhez fontos fehérjéket kódoló szekvenciák. Azt ugyanakkor nem lehet állítani, hogy ez a 302 gén lenne az a „minimálgenom”, amely mindenképpen szükséges ahhoz, hogy élő organizmusról beszélhessünk. Hasonló metódusokkal ugyanis más mikrobák esetében is számba vették az alapvető fontosságú géneket, és a listákat összehasonlítva akadnak ugyan egymást átfedő részek, de közel sem egyforma a teljes sor. A kutatók olyan élőlényeket is megvizsgáltak, amelyek aprócska genomjuk révén elviekben közelebb állnak a genetikai minimalizmus megvalósításához. A Mycoplasma genitalium nevű baktérium például mindössze 475 génből gazdálkodik, és ezzel nem is a legkisebb genomú élőlény, pár évvel ezelőtt ugyanis újabb rekorderre akadtak a szakértők: a Tremblaya princeps összesen 120 fehérjekódoló génnel rendelkezik. Azonban a Tremblaya génállományáról sem állíthatjuk, hogy ez lenne a minimálgenom természetben előforduló megvalósulása. A mikroba élőhelye ugyanis rendkívül specifikus: viaszos pajzstetvekben él, és mint kiderült, rendkívül fontos szerepet játszik ez utóbbiak túlélésében. A pajzstetvek ugyanis kizárólag növényi nedveket fogyasztanak, ezt azonban önmaguktól képtelenek lennének megemészteni. A Tremblaya alakítja át a tápanyagot vitaminokká és aminosavakká, amelyekből aztán a rovarok fehérjéket tudnak építeni. A tetvek pedig a szolgálatért cserébe folyamatos élelmiszer-utánpótlást, és szállást biztosítanak a mikrobáknak. 2001-ben a Utah-i Állami Egyetem kutatója, Carol D. von Dohlen kiderítette, hogy a helyzet valójában még ennél is bonyolultabb: a Tremblaya belsejében is él ugyanis egy baktériumfaj. A Moranella endobia genomja 406 génből áll, vagyis kétszer akkora, mint „gazdatestének” génállománya. A múlt hónapban a Cell oldalain megjelent egy tanulmány, amelyben a Montanai Egyetem kutatói felvázolják a Tremblaya és a Moranella génállományának összehasonlító elemzése során megszerzett ismereteket.

Kiderült, hogy a két baktérium sajátos munkamegosztást dolgozott ki, amelynek során felosztották egymás közt a fehérjeszintézis különböző részfeladatait, így mára ugyanúgy képtelenné váltak az egymás nélküli életre, ahogy a tetvek sem tudnak létezni nélkülük. A kutatók szerint valamikor a távoli múltban a Tremblaya ősei megfertőzték a pajzstetvek őseit, újfajta metabolikus funkciókat biztosítva a rovaroknak. A tetvek a baktériumok révén képessé váltak a legtöbb rovar számára feldolgozhatatlan növényi nedvek lebontására, a Tremblaya pedig a számára ideális környezetben lassacskán elkezdett megszabadulni feleslegessé vált génjeitől. Később aztán a Moranella is megfertőzte a tetveket, majd a Tremblaya példányaiba is bejutott. Átvette a korábban is ott tartózkodó baktérium munkájának egy részét, így a Tremblaya számára még több gén vált feleslegessé, amelyektől megválva 120 génre csökkentette genomját. Az egészséges tetvekben kizárólag az említett két baktériumfaj képviselőit találjuk meg, a szakértők azonban több különböző mikroba nyomára akadtak rá a rovarok saját genomjában. A tetvek ezen génjei jóval közelebbi rokonságot mutatnak egyes bakteriális génekkel, mint a rovarvilágban másutt található gének bármelyikével. Minden jel arra mutat tehát, hogy a viaszos pajzstetvek ősei egykor más baktériumfajoknak is otthont adtak, majd ezek egyes génjei átkerültek a rovarok DNS-ébe. Összesen hat különböző faj nyomaira sikerült rálelni a pajzstetű genomjában. A kutatók úgy vélik, hogy az idegen eredetű gének egy részét a rovarok a mikrobiális albérlőkkel való együttműködés megvalósítása során használják. Az ehhez hasonló eredmények tehát azt sugallják, hogy nem létezik egyetlen konkrét minimálgenom, nincs egy olyan nélkülözhetetlen génlista, amely mindenképpen szükséges lenne az élethez. Az alapvető fontosságú gének sora ugyanis függ az adott élőlény élőhelyétől, táplálkozásától, életmódjától és más fajokkal való együttműködésének mértékétől is.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!