Наука

Штучні клітини здатні еволюціонувати швидше справжніх

Дослідники стверджують, що навіть дуже скромна клітина, що містить всього 493 гени, може мутувати і адаптуватися, щоб поліпшити свою придатність. Це є критичним кроком у збереженні та стабільності життя, який нещодавно був продемонстрований у лабораторії.

Photo by National Cancer Institute on Unsplash

Висновки отримані з нового дослідження, проведеного групою вчених з США і Бразилії. Вони позбавили клітину всіх генів, крім її основних, щоб побачити, чи може вона все ще розвиватися.

Клітина являє собою штучно обтічну версію Mycoplasma mycoides – паразитичної бактерії, що мешкає в кишечнику кіз та інших жуйних тварин. Згодом, коли цей паразит став покладатися на свого господаря для виживання, він за непотрібністю втратив багато зі своїх початкових генів. Сьогодні в його геномі залишилося всього 901 генів, що мізерно мало в порівнянні з тисячами генів, що кодують білки багатьох інших видів бактерій, або навіть десятками тисяч генів рослин і тварин.

Коли вчені синтетичним шляхом видалили ще 41% генів M. mycoides, залишивши всі послідовності, крім найважливіших, вони тим самим створили вільноживучу клітину з найменшим геномом серед усіх організмів, вирощених у чистій культурі. За словами біолога Джея Леннона з Університету Індіани, відредагована бактерія під назвою M. mycoides JCVI-syn3B є основою того, що потрібно клітині для виживання.

Але навіть цей «скелет» здатний на більше, ніж може здатися, на перший погляд.

Електронна мікрофотографія скупчення синтетичних клітин Mycoplasma mycoides, збільшена в 15 000 разів Tom Deerinck, Mark Ellisman / National Center for Imaging and Microscopy Research at the University of California San Diego
“Ми можемо спростити [клітину] до найнеобхіднішого, — пояснив Леннон, — але це не заважає еволюції працювати”.

Коли Леннон та його колеги дозволили M. mycoides JCVI-syn3B рости в лабораторії протягом 300 днів (що еквівалентно 2000 бактеріальним поколінням), вони виявили надзвичайно високу частоту мутацій для такої простої клітини. Порівняно з початковим M. mycoides, цей новий штам еволюціонував на 39% швидше, відновлюючи всю придатність, яку він втратив, коли дослідники штучно видалили багато його генів.

Поміщені в ту ж пробірку, що й інші «мінімальні клітини», які не розвивалися протягом 300 днів, клітини, що еволюціонували,  перевершили інших, захопивши верх і ставши більш домінуючим штамом. Він явно краще підходив для свого оточення.

“Наші результати показують, що природний відбір може швидко підвищити придатність одного з найпростіших автономно зростаючих організмів”, — пишуть Леннон та його колеги.

Теоретично, чим більша клітина, тим більше складних моделей вона може містити. Дивно, але клітини, що еволюціонували, не збільшилися у фізичному розмірі. Дослідники підозрюють, що це пов’язано з тим, що половина її мембранних білків була видалена, а це означає, що клітині не вистачало ресурсів для збільшення свого обсягу.

Хоча залишається ще багато нюансів для дослідження, включаючи те, які гени еволюціонували і чому, результати показують, що природний відбір досить сильний, щоб оптимізувати навіть найпростіші одноклітинні організми.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


Back to top button