Ewolucja - reloaded

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy z Georgia Institute of Technology posłużyli się procesem zwanym ewolucją paleoeksperymentalną i umieścili gen bakterii sprzed 500 mln lat we współczesnym organizmie - pałeczce okrężnicy (Escherichia coli).

E. coli przebyła już "dystans" ponad 1000 pokoleń. Możność obserwowania prehistorycznego genu we współczesnym organizmie pozwala nam prześledzić, czy raz obrana ścieżka ewolucji zostanie zreplikowana, czy tym razem wszystko potoczy się zupełnie inaczej - wyjaśnia astrobiolog Betül Kaçar.

W 2008 r. opiekun naukowy Kaçar, prof. Eric Gaucher, określił prehistoryczną sekwencję genetyczną czynnika elongacyjnego Tu (ang. elongation factor Tu; transfer elongation factor-temperature unstable, EF-Tu), białka ważnego dla E. coli. Czynniki elongacyjne są u bakterii jedynymi z najliczniej reprezentowanych białek. Ponieważ bez nich nie przeżyją, EF okazały się idealnym środkiem do badania ścieżek ewolucji.

Po podstawieniu prehistorycznego genu w odpowiednim miejscu właściwego chromosomu Kaçar stworzyła 8 szczepów i pozwoliła życiu z przeszłości reewoluować. Złożone ze starych i nowych genów chimery przeżyły, ale rosły ok. 2-krotnie wolniej niż bakterie wyposażone wyłącznie we współczesne geny. Zmienione organizmy nie były tak zdrowe jak ich dzisiejsze wersje, przynajmniej początkowo - przyznaje Gaucher.

Tempo rozwoju ostatecznie wzrosło i po 500 pokoleniach naukowcy zsekwencjonowali genomy wszystkich 8 linii, aby określić, w jaki sposób bakterie się przystosowały. Okazało się, że poziom sprawności nie tylko prawie dorównał współczesnemu, ale i w pewnych szczepach go przewyższył. W ten sposób chimery stały się zdrowsze od niemodyfikowanych współczesnych E. coli.

Po bliższym przyjrzeniu akademicy zauważyli, że w żadnym z genów EF-Tu nie doszło do akumulowania mutacji. Zamiast tego mutowały współczesne białka, które wchodziły kontakt z prehistorycznym EF-Tu i to te mutacje odpowiadały za szybką adaptację, która polepszała formę bakterii. Innymi słowy, prehistoryczny gen nie zmutował jeszcze, by upodobnić się do swojej dzisiejszej wersji, ale bakterie zaczęły się lepiej przystosowywać, wykorzystując nową ścieżkę ewolucyjną.