A negyvenezredik generációnál tart egy evolúciós kísérlet

1988-ban Richard Lenski laboratóriuma egy igen hosszúnak ígérkező genetikai kísérletbe vágott bele. Tizenkét baktériumkultúrával kezdtek, és minden nap csak annyi cukorral látták el ezeket, ami pár órányi gyarapodáshoz elég. 

A negyvenezredik generációnál tart egy evolúciós kísérlet

1988-ban Richard Lenski laboratóriuma egy igen hosszúnak ígérkező genetikai kísérletbe vágott bele. Tizenkét baktériumkultúrával kezdtek, és minden nap csak annyi cukorral látták el ezeket, ami pár órányi gyarapodáshoz elég. A kísérlet azóta is tart, és hogy mi a cél? Azon evolúciós megoldások megfigyelése, amelyeket a baktériumok bevetnek annak érdekében, hogy éhezéshez közeli körülmények között is versenyképesek maradjanak.

2008-ban az egyik kultúrában meg is történt egy ilyen áttörés: a baktériumok elkezdtek citrátot fogyasztani szaporodáshoz szükséges energiaszükségleteik fedezésére. A citrátok jelen voltak ugyan a kultúrák környezetében, de ezeket normális esetben nem voltak képesek felhasználni a baktériumok. Lenski és kollégái most egy, a kísérlet kezdetekor még nem létező technológiát, a teljes genom szekvenálást vetették be annak megfejtésére, hogyan is tett szert a baktériumok egy csoportja erre a képességre.

A kutatók szerencsére előre gondolkodtak, és a kísérlet kezdetei óta időről időre „pillanatfelvételeket” készítettek a mikroorganizmusokról, vagyis pár ezer generációnként néhány baktériumot eltávolítottak a kultúrákból, és lefagyasztották ezeket. A minták segítségével pedig lépésről lépésre végigkövethető genom változása, és az is, hogy az egyes kultúrák evolúciós fejlődésében milyen különbségek mutatkoznak.

Összesen 29 különböző evolúciós fázisú baktérium genomját szekvenálták. Az eredmények alapján úgy tűnik, hogy egy világosan elkülönülő genetikai irányvonal bukkant fel a tízezredik generáció megjelenése előtt, majd a húszezredik generáció előtt nyomtalanul el is tűnt. A szerzők ennek a csoportnak a képviselőit sikertelen kládnak nevezték. (A klád egyetlen közös ősből és annak valamennyi leszármazottjából áll.) A citrátevés képessége csak egyetlen batériumkultúrában jelent meg, valamikor a 31 ezredik generáció környékén.

Az első olyan baktérium, amely képes volt citrátokat felhasználni, nagyon sok leszármazottat hagyott maga után, hiszen ez a fejlődési vonal gyorsan tudott gyarapodni, bár a versenytársakat nem számolta fel teljes mértékben. A citrátevők egyik csoportja egy olyan mutációra is tett szert, amely kiiktatja a DNS egyik javító mechanizmusát, így ezen az ágon még gyakoribbak lettek a mutációk és még gyorsabban nőtt a diverzitás.

A genomok vizsgálata azt is megmutatta a szakértőknek, hogy pontosan hogyan fejlődött ki a citrátevés képessége. A kísérletben használt E. coli rendelkezik ugyan egy olyan génnel, amely a citrátok sejtbe kerüléséért felelős, de normális esetben ez a gén nem fejeződik ki, ha oxigén van a mikroorganizmus környezetében. Az első citrátevőkben egy hibás duplikáció során egy extra másolat keletkezett ebből a génből, amelynek felügyeletét a szomszédos gén szabályozó rendszerei vették át, így a gén oxigén jelenlétében is kifejeződött. Ekkor azonban még nem működött túl jól a citrátfelvevés, az ilyen baktériumok mindössze egy százaléknyi előnnyel rendelkeztek társaikkal szemben.

A folyamat azonban beindult, minden duplikáció újabb és újabb másolatokat eredményezett az újfajta szabályozás alatt álló génből. Három kópia jelenléte mér jelentős előnyökkel járt, és a michigani laborban ezen példányok leszármazottai valószínűleg jelen pillanatokban is finomítják az őseiktől örökölt képességet.

A kutatók tehát egy igazi „sikersztori” aktív részesei, hiszen feltárták egy rendkívül ritka és komplex képesség evolúciós gyökereit. A helyzet azonban az, hogy továbbra is vannak rejtélyes elemei a folyamatnak. A szakértők korábban már kimutatták ugyanis, hogy valamiféle specifikus változás következett be a húszezredik generáció környékén, amely lehetővé tette, hogy a citrátevés képessége később megjelenhessen.

A szerzők a citrát transzporter gén egy másolatát egy a fejlődés korábbi időszakából származó baktérium genomjába ültették, és bár a dolog működött, meglehetősen rossz hatékonysággal tette ezt. Ugyanez történt amikor a leendő cirátevőktől még a húszezredik generáció előtt különvált baktériumok leszármazottaival próbálkoztak. Valami tehát történt ebben a generációban, ami a baktériumok egy csoportja számára könnyebbé tette a citrátevés képességének megszerzését.

A kutatók egyelőre nem tudják a választ, a genomok szekvenálása révén számos változásra fény derült ugyan ebben az időszakban, de ezek egyike sem magyarázza meg a rejtélyt. A kísérlet közben tovább folyik, és a szakértők reményei szerint a jövő talán segíthet megfejteni a múlt megmagyarázhatatlan eseményeit. 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward