Co łączy wrotki i "podkradanie" DNA?

Typowy model dziedziczenia przedstawia przekazanie zestawu genów od rodziców do potomstwa. Okazuje się jednak, że schemat ten nie zawsze jest taki prosty. Badacze z Marine Biological Laboratory (MBL) ulokowanego w amerykańskiej miejscowości Woods Hole donoszą o niezwykłej klasie zwierząt, zwanych Bdelloidea, których genom wykazuje obecność niezwykle licznych sekwencji DNA, znanych dotąd z występowania u innych organizmów. Wśród „dawców” materiału genetycznego zidentyfikowano m.in. bakterie, grzyby, a nawet rośliny.

Naukowcy nie ukrywają zaskoczenia skalą odkrytego transferu genów. To zadziwiające, że przedstawiciele Bdelloidea są zdolni do przyjęcia tak wielu genów, które zostały przeniesione z wielu różnorodnych źródeł, i utrzymania ich funkcji u nowego gospodarza, mówi pracująca w MBL dr Irina Arkhipova. Badaczka tłumaczy, że zdolność „uruchomienia” tak wielu genów, pierwotnie obcych, we własnych komórkach, może dawać ogromną korzyść z punktu widzenia dostosowania do warunków środowiska. Ta unikalna cecha może także przyspieszać specjację, czyli proces powstawania nowych gatunków.

Niezwykła klasa wrotków posiada jeszcze jedną nietypową cechę: w ciągu 40 milionów lat ewolucji rozwinęło się w jej obrębie aż 360 gatunków, choć przez cały ten czas... nie były zdolne do rozmnażania płciowego. Odkrycie dokonane przez specjalistów z Woods Hole rzuca nowe światło na pozorną sprzeczność pomiędzy korzystaniem wyłącznie z rozmnażania bezpłciowego i zdolnością do wytworzenia tak wielkiej różnorodności genetycznej. Badacze sugerują, że oprócz przyjmowania sekwencji DNA z genomów niespokrewnionych organizmów, Bdelloidea mogły równie łatwo „dzielić się” genami w obrębie klasy. Ten nietypowy sposób transferu genów byłby, przynajmniej teoretycznie, niemal tak samo korzystny, jak rozmnażanie płciowe.

Nadal nie jest znana odpowiedź na pytanie, jaki czynnik umożliwił wrotkom włączenie tak dużej ilości obcego materiału genetycznego do własnego genomu. Warto bowiem pamiętać, że większość przedstawicieli królestwa zwierząt „broni się” przed przyjęciem do własnych komórek obcego DNA – służy do tego przede wszystkim układ odpornościowy.

Zdaniem badaczy, łatwość przenikania obcej informacji genetycznej do genomu Bdelloidea może być związana z ich wyjątkową wytrzymałością na wysuszenie oraz czynniki szkodliwe dla DNA. Zwierzęta te zdolne są do przejścia w stan podobny do hibernacji w odpowiedzi na spadek ilości wody w otoczeniu – nie wykazują wówczas niemal żadnych funkcji życiowych przez okres wielu miesięcy, a nawet lat. Oznacza to, że ich komórki są wówczas podatne na uszkodzenia, a mechanizmy odporności są nieaktywne. Umożliwia to, przynajmniej hipotetycznie, wnikanie obcego DNA do komórek. Gdyby w momencie zapadnięcia w stan uśpienia wrotek miał w swoim nieskomplikowanym układzie trawiennym resztki pożywienia, możliwe byłoby, przynajmniej hipotetycznie, przeniknięcie sekwencji DNA z pokarmu do komórek zwierzęcia.

Szczegóły odkrycia zespółu dr Arkhipovej opublikował presiżowy magazyn Science.

wrotki rotifera Bdelloidea dr Irina Arkhipova