Nowe badania przeprowadzone w Szwecji pokazują, że w oceanie zamieszkują bakterie, które odnoszą największy sukces na naszej planecie. Badania dofinansowane z projektu GENOME EVOLUTION (Śledzenie ewolucji genomów alfa-proteobakterii), który otrzymał wewnątrzeuropejskie stypendium Marie Curie (EIF) o wartości 166.500 EUR z budżetu Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE, przynoszą nowe informacje o powodach sukcesu bakterii należących do grupy SAR11, jak również testują pewne powszechnie przyjęte teorie. Wyniki badań opublikowane w dwóch artykułach w czasopismach Molecular Biology and Evolution oraz PLoS ONE, wskazują na rzadkiego i nieznanego krewniaka mitochondriów - "energetyzera" komórek.

"Ogromne ilości informacji na temat kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) generowane obecnie z oceanów dają nam wyobrażenie o świecie, którego wcześniej nie można było zbadać" - zauważa profesor Siv Andersson z Wydziału Ewolucji Molekularnej Uniwersytetu w Uppsali, naczelny autor artykułów. "Niesamowicie fascynujące jest poszukiwanie wśród tych danych odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące życia."

Naukowcy twierdzą, że bakterie typu SAR11 stanowią od 30% do 40% wszystkich komórek bakteryjnych w oceanach. Ich obecność wpływa na globalne obiegi węgla. Zdaniem zespołu bakterie te nie występują powszechnie nigdzie indziej. Zważywszy na fakt, że w otwartych morzach ilość substancji odżywczych jest niewystarczająca, bakterie SAR11 cechują się bardzo małą objętością komórkową, aby optymalizować stężenie substancji odżywczych w komórkach. Ich genomy są również wyjątkowo małe i zwarte.

W ramach wcześniejszych badań odkryto, że SAR11 są spokrewnione z inną wyspecjalizowaną grupą bakterii, do której należą także bakterie tyfusu. Chociaż te ostatnie posiadają małe genomy, to dostosowały się do ludzi, zwierząt i owadów. Na podstawie zaawansowanych analiz powiązań ewolucyjnych naukowcy z Uppsali odkryli, że bakterie SAR11 ewoluowały z bakterii zamieszkujących oceany i lądy, których genomy są co najmniej od 3 do 10 razy większe.

W przeciwieństwie do swoich bliskich krewnych bakterie SAR11 nie mają genów, które wedle przekonania naukowców są potrzebne do naprawiania uszkodzeń DNA. To według naukowców może być powodem ich tak wielkiego sukcesu. "Utrata genów oznacza, że bakterie mogą znacznie łatwiej wymieniać geny między sobą, a dobroczynne geny mogą wówczas szybko rozchodzić się w oceanach jako adaptacja do zmian w zawartości substancji odżywczych, temperaturze czy promieniowaniu UV" - stwierdza Johan Viklund, doktorant na Wydziale Ewolucji Molekularnej Uniwersytetu w Uppsali.

Oceniając dane zgromadzone w ramach innych badań nad DNA bakterii oceanicznych, zespół z Uppsali przeanalizował również sekwencje DNA pod kątem białek zaangażowanych w oddychanie komórkowe - kiedy cukier jest rozkładany na dwutlenek węgla i wodę. Porównanie ich z odpowiadającymi sekwencjami białek w tak zwanych mitochondriach ludzkich, zwierzęcych i owadzich pomogło zespołowi zidentyfikować grupę rzadkich bakterii, których wcześniej świat nauki nie znał.

"Bakterie te są bardzo podobne do mitochondriów" - zauważa dr Thijs Ettema z Uppsali. "Nasze odkrycia wskazują zatem, że mitochondria mogą pochodzić z oceanów, z tym że najbliżsi krewni nie są spokrewnieni z grupą SAR11 jak dotychczas sądzono."

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Brindefalk, B. (2011) 'A phylometagenomic exploration of oceanic Alphaproteobacteria reveals mitochondrial relatives unrelated to the SAR11 clade'. PLoS ONE 6(9): e24457. DOI:10.1371/journal.pone.0024457