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.
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.
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.
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.