Genai nėra perduodami tik iš tėvų savo palikuonims. Kai kurie yra mobilūs ir taip pat gali peršokti į kitas rūšis, kaip dabar parodė Max Planck jūrų mikrobiologijos instituto Bremene tyrėjai. Tiesioginis šokinėjančio geno stebėjimas pateikia pirmąjį įrodymą, kad tokie genai gali būti perduodami iš vienos rūšies į kitą – nuo plėšrūno grobiui. Tyrimas paskelbtas žurnale „Scientific Reports“.
Fluorescencinės mikroskopijos vaizdas, kuriame matyti šokinėjančio geno (turkio spalvos) RNR Methanothrix soehngenii (violetinės) ląstelėse. RNR kilusi iš plėšriosios bakterijos Ca. Velamenicoccus archaeovorus ir rodo, kad intronai gali būti perduodami tarp skirtingų mikroorganizmų RNR pavidalu. Nuotrauka: Jens Harder / Max Planck jūrų mikrobiologijos institutas
Šokinėjantys genai spartina evoliuciją
Šokinėjantys genai yra parazitai bakterijų, augalų, gyvūnų ir žmonių genetinėje medžiagoje. Jie išskiriami į ląstelę kaip mažos RNR molekulės iš ribonukleino rūgšties (RNR) ir turi sudėtingus mechanizmus, leidžiančius įsiterpti į kitas genetinės medžiagos dalis ląstelėje, taip dažnai suteikdami ląstelei naujų savybių ir paspartindami evoliuciją. Taip pat yra šokinėjančių genų, kurie išsilaisvina iš RNR naudodami RNR fermentą. Šie ribozimai arba savaime susijungiantys intronai yra ypatinga šokinėjančių genų grupė.
Genui sunkiau peršokti į kitą ląstelę ar kitą rūšį. Filogenetinė genų analizė rodo, kad tokie šuoliai įvyko. Iki šiol buvo manoma, kad tam įvykti reikia, jog šokinėjantys genai keliautų kaip „autostopininkai“ plazmidžių ar virusų genomuose. Dabar Jensas Harderis ir jo kolegos padarė stebinantį pastebėjimą.
Anaerobinė bendruomenė apelsinų kvapu
Lėtai auganti, metaną gaminanti bakterijų ir archėjų bendruomenė priglaudė neįprastą bendruomenę: gausiausia narė buvo labai maža plėšri bakterija. Candidatus Velamenicoccus archaeovorus minta mikroorganizmais, kurie skaido limoneną, apelsinų kvapą, į metaną ir anglies dioksidą. Atskiros ląstelės Methanothrix soehngenii, didžiausio metano gamintojo Žemėje, filamentuose buvo žuvusios.
Ar Ca. Velamenicoccus archaeovorus galėtų būti mirties priežastis? Norint tai patvirtinti, negyvose ląstelėse reikėtų aptikti Ca. Velamenicoccus archaeovorus molekules.
Ieškant introno RNR
Analizuodamas Ca. Velamenicoccus archaeovorus genomą, Harderis atrado šokinėjantį geną – introną. Nors – ir būtent todėl – introno RNR niekada anksčiau nebuvo pastebėta už ląstelės ribų, Harderis nusprendė ieškoti introno Ca. Velamenicoccus archaeovorus grobyje.
Maxo Plancko jūrų mikrobiologijos institutas sukūrė tinkamus metodus, galinčius aptikti nedidelius RNR kiekius bakterijų ląstelėse. Sukūrus specifinius nukleorūgščių zondus, mikroskopiniai vaizdai atskleidė introno RNR buvimą gyvose Ca. ląstelėse. Velamenicoccus archaeovorus ir negyvose Methanothrix soehngenii ląstelėse.
Pagautas nusikaltimo vietoje? Taip, kol intronas bandė daugintis. Tačiau introno nešėjas Ca. Velamenicoccus archaeovorus jau buvo nužudęs naują šeimininką. Taigi, bandymas baigėsi šuoliu į tuščią ląstelę.
Stabili RNR
Ribonukleino rūgštys yra gyvų ląstelių pasiuntiniai. Tai ilgos grandinės molekulės, kurios perneša ląstelės brėžinius iš genetinės medžiagos į baltymų gamyklas ir tada labai greitai suskaidomos nuo galo. Negyvos ląstelės paprastai neturi ribonukleino rūgščių.
Tačiau introno RNR išlikimas ląstelėse nestebina, nes intronas sudaro žiedinę RNR be atvirų galų, kuri yra atspari skaidantiems fermentams.
„Introninės RNR stabilumas žiedo formoje yra išskirtinis bruožas. Žmonių organizme žiedinės RNR molekulės veikia daugelį medžiagų apykaitos procesų, o jų vaidmuo navikų vystymesi šiuo metu yra intensyvių tyrimų objektas. Taip pat kuriami pritaikymai RNR vakcinose, pavyzdžiui, nuo COVID-19 viruso ir tam tikrų vėžio formų. Mūsų tyrimas parodė, kad mikroorganizmuose šokinėjimo genai gali būti perduodami kitoms rūšims per jų žiedinę RNR“, – sako Harderis.
Jana Kizina et al, Mobile intron RNA from a bacterial predator accumulates in dead archaeal cells, Scientific Reports (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-51721-6
Journal information:Scientific Reports
Ar mažytės RNR molekulės atradimas galėtų paaiškinti gyvybės kilmę?
Kokios būna vakcinos ir kuo išskirtinė mRNR vakcina nuo Covid-19?
DNR atskleidžia, kad pastaruoju metu žmogaus evoliucijoje pagreitėjo natūrali atranka
Mokslininkai siūlo radikaliai naują teoriją, kaip atsirado gyvybė Žemėje