Poziomy lub horyzontalny transfer genów
Poziomy transfer genów lub horyzontalny transfer genów, czyli proces wymiany materiału genetycznego między sąsiadującymi „ówczesnymi” bakteriami, to kolejny sposób na uzyskanie oporności. Wiele genów oporności na antybiotyki jest przenoszonych na plazmidach, transpozonach lub integronach, które mogą działać jako wektory przenoszące te geny do innych członków tego samego gatunku bakterii, a także bakterii z innego rodzaju lub gatunku. Poziomy transfer genów może zachodzić za pośrednictwem trzech głównych mechanizmów: transformacji, transdukcji lub koniugacji.
Transformacja obejmuje pobieranie krótkich fragmentów nagiego DNA przez naturalnie transformowalne bakterie. Transdukcja obejmuje transfer DNA z jednej bakterii do drugiej za pośrednictwem bakteriofagów. Koniugacja obejmuje transfer DNA przez pilus płciowy i wymaga kontaktu między komórkami. Fragmenty DNA zawierające geny oporności od opornych dawców mogą następnie sprawić, że wrażliwe wcześniej bakterie wyrażą oporność kodowaną przez te nowo nabyte geny oporności.
Poziomy transfer genów lub horyzontalny transfer genów
Poziomy transfer genów lub horyzontalny transfer genów
Źródło: Horizontal Gene Transfer – MSU
Wymiana genów [Poziomy transfer genów] pomaga bakteriom w adaptacji
Bakterie, jak wszystkie organizmy, muszą żyć w ciągle zmieniającym się świecie. Stawiają czoła zmieniającym się klimatom, różnej dostępności żywności i – horrorowi okropności – antybiotykom. Jak się dostosowują? Zgodnie z wynikami nowego badania, po prostu kopiując udane innowacje od swoich krewnych.
Martin Lercher z University of Bath w Anglii i jego koledzy badali łagodny szczep Escherichia coli [E. coli], aby zobaczyć, jak powszechny mieszkaniec jelita zbiera nowe części do swojej sieci metabolicznej – wewnętrzny układ reakcji chemicznych, które wytwarzają niezbędne rzeczy do życia, takie jak aminokwasy lub struktury komórkowe. Porównując bakterie E. coli z jej przodkiem Salmonellą, genetycy odkryli, że ten pierwszy miał tylko jeden nowy gen, który prawdopodobnie powstał w wyniku mutacji. Oznacza to, że w ciągu około 100 milionów lat, odkąd dwa organizmy rozdzieliły się, tylko jeden przypadek błędu kopiowania doprowadził do znaczącej różnicy.
Jednak bakteria miała aż 32 geny w swojej sieci metabolicznej, które pożyczyła od bliskich krewnych, w tym te, które umożliwiają jej obronę przed antybiotykami. Zespół ujawnił, że bakterie robią to za pomocą procesu znanego jako poziomy transfer genów, w którym komórka przekazuje informacje genetyczne do innej komórki, która nie jest jej potomstwem. Jest to bakteryjny odpowiednik seksu, z dwiema komórkami zbliżającymi się do siebie i angażującymi się w koniugację lub zamianę genów, z tym wyjątkiem, że nie muszą czekać na potomstwo, aby zobaczyć korzyści. Martin Lercher i jego współpracownicy ustalili, że materiał genetyczny, który najprawdopodobniej zostanie wymieniony, miał do czynienia z radzeniem sobie w nowych środowisku lub dodawaniem nowych funkcji, a nie wpływał na podstawowe procesy E. coli, takie jak wzrost.
Adaptive evolution of bacterial metabolic networks by horizontal gene transfer
https://www.nature.com/articles/ng1686
Badanie opublikowane w bieżącym numerze Nature Genetics, jest to pierwsza kompleksowa publikacja omawiająca w jaki sposób zmienia się sieć metaboliczna bakterii w czasie. Sugeruje to, że naukowcy badający taką ewolucję muszą wziąć pod uwagę nie tylko mutacje, ale także to, w jaki sposób środowisko i krewni bakterii odgrywają rolę w zmianie jej zdolności, potencjalnie powodując szkodliwość. Martin Lercher mówi:
„Bakterie odczuwają presję zmiany w odpowiedzi na zmieniający się świat i reagują kradnąc informacje genetyczne od innych, lepiej przystosowanych rodzajów bakterii. Bakterie są tak samo leniwe jak ludzie: po co dwa razy wymyślać koło, jeśli ktoś już znalazł rozwiązanie twojego problemu?”
Źródło: Gene Swapping Helps Bacteria Adapt
Zobacz na: Dieta przeciwzapalna, flora jelitowa – mikrobiom – dr Art Ayers
Geny „chorobotwórcze” a flora jelitowa – mikrobiom – dr Art Ayers
Konkurencja międzygatunkowa – Dwoinka zapalenia płuc, Haemophilus influenzae i Gronkowiec złocisty
Jak bakterie rozwijają oporność na antybiotyki – napisy PL