Mokslas ir IT

2021.07.26 22:07

Iš purvo išgautos paslaptingos DNR sekos – mokslininkai neįsivaizduoja, kas tai galėtų būti

LRT.lt2021.07.26 22:07

Televizijos seriale „Žvaigždžių kelias“ (angl. „Star Trek“) Borgai yra kibernetiniai ateiviai, kurie asimiliuoja žmones ir kitas būtybes kaip priemonę tobulumui pasiekti. Tad kai Kalifornijos universiteto (Berklyje) geomikrobiologė Jill Banfield savo namų kiemo purve ieškojo DNR ir aptiko keistą linijinę chromosomą, apimančią įvairių mikrobų genus, jos dėl „Žvaigždžių kelio“ pamišęs sūnus pasiūlė ją pavadinti ateivių iš mokslinės fantastikos serialo vardu. Naujo tipo genetinė medžiaga atrodė paslaptinga. „Gal tai – viruso genomo dalis. Gal keista bakterija. O gal tiesiog nepriklausoma DNR dalis, egzistuojanti už ląstelės ribų. Kad ir kas tai būtų, atradimas „gana įdomus“, – sako tyrime nedalyvavęs Dalhousie universiteto evoliucijos biologas W. Fordas Doolittle`as.

Tyrėjai yra radę ir daugiau ne chromosomoje ar chromosomose, kurios sudaro standartinį organizmo genomą, egzistuojančios DNR pavyzdžių. Pavyzdžiui, mikrobuose egzistuoja mažos kilpelės, vadinamos plazmidėmis, kurios perneša antibiotikams sunaikinti reikalingus genus įvairių rūšių bakterijoms, rašo žurnalas „Science“.

Tačiau J. Banfield neieškojo DNR, kuri gali migruoti tarp organizmų. Ji kartu su magistrantu studentu Basemu Al-Shayebu ieškojo virusų, kurie užkrečia archėjas – tam tikros rūšies mikroorganizmus, dažnai randamus tose vietose, kur nėra deguonies. Metro ar kiek didesniame gylyje jie rinko purvo mėginius, kuriuose galėtų būti archėjų ir jų virusų. Tada jie atlikdavo kiekvienos DNR atkarpos sekoskaitą ir, naudodamiesi sudėtingomis kompiuterinėmis programomis, ieškojo sekų, žyminčių virusą, o ne bet kurį kitą organizmą.

„Pradėjome nuo purvo gabalo ir 10 trilijonų DNR vienetų“, – sako J. Banfield. Viename mėginyje, paimtame iš jos namo kieme esančio purvo, buvo beveik 1 milijono bazių ilgio DNR seka, užpildyta genais, kurių daugiau nei pusė yra nauji. Šis linijinis DNR ruožas taip pat pasižymėjo tam tikru bazių modeliu pradžioje ir pabaigoje ir aiškiomis pasikartojančios DNR atkarpomis tarp genų, be to, DNR sekoje buvo dvi vietos, kur galėjo prasidėti DNR dubliavimasis – tai liudija, kad Borgas gali save kopijuoti. Tai taip pat liudija, kad šis radinys nėra atsitiktinis genų mišinys.

Identifikavę pirmąją Borgo seką, mokslininkai ėmėsi ieškoti mikrobų DNR viešose duomenų bazėse, norėdami sužinoti, ar pavyktų rasti kažką panašaus. Jie rado keletą variacijų Kolorado valstijoje surinktuose vandens mėginiuose – šiuo atveju pirmasis Borgas buvo rastas maždaug metro gylyje, o kuo giliau, tuo jų rasta daugiau. Panašių radinių buvo aptikta apleistoje gyvsidabrio kasykloje Napoje (Kalifornija) ir seklioje Rytų upės vagoje Kolorade.

Iš viso tyrėjai išskyrė 23 sekas, kurios, jų manymu, gali būti Borgais, 19 iš jų turi visas pirmojo atrasto Borgo savybes. Kai kurių ilgis siekia beveik 1 mln. bazių. „Nemanau, kad kuris nors iš iki šiol rastų [ekstrachromosominių DNR elementų] yra tokio dydžio kaip šitie“, – sako W. F. Doolittle`as.

Visais atvejais Borgo kopijos buvo rastos kartu su DNR, susieta su metaną oksiduojančiu archeonu. Tai, tyrėjų nuomone, rodo, jog Borgas gali egzistuoti mikrobo viduje. Tačiau metaną oksiduojančio archeono neįmanoma užauginti laboratorijoje, todėl mokslininkams kol kas nepavyko patvirtinti šio įtarimo. Visgi mokslininkai atmetė galimybę, kad Borgas atsirado iš kito mikrobo, nes jam trūksta daugybės gyvybei reikalingų genų ar viruso, kurio chromosomos paprastai yra trumpesnės.

Tačiau Pitsburgo universiteto mikrobiologas Grahamas Hatfullas svarsto, ar gali būti kitų didelių virusų, panašių į bakterijas užvaldančius virusus, kuriuos jis padėjo atrasti, galinčių užkrėsti archėjas. Ar Borgas galėtų būti tokio viruso dalis? Tai įrodyti bus sunku, pripažįsta jis. „Sužinoti ką nors daugiau apie [Borgo] biologiją eksperimentiškai yra labai sunku“, – sako mokslininkas. Anot jo, vienas dalykas, kurį patvirtina šis radinys yra hipotezė, kad daugelis genetinių elementų gali peršokti iš vienų organizmo chromosomų į kitas arba tarp organizmų. Tokiu būdu būtybėms lengviau įgyti naujų genų, kad galėtų prisitaikyti prie aplinkos pokyčių.

Mums svarbus tikslumas ir sklandi tekstų kalba. Jei pastebėjote klaidų, praneškite portalas@lrt.lt.