Nature: синтетические клетки с минимально возможным геномом оказались способны к эволюции
Фото: Tom Deerinck, Mark Ellisman / University of California
Ученые Университета штата Индиана обнаружили, что синтетические клетки, обладающие минимально возможным набором ДНК, оказались способны эволюционировать, как и нормальные клетки. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.
В эксперименте был использован синтетический организм — модифицированная бактерия Mycoplasma mycoides, обозначенная как JCVI-syn3B. Она обладает только теми генами, что критически важны для поддержания жизни клетки. Минимальный геном состоит всего из 493 генов, что является наименьшим числом среди всех известных клеточных организмов. Дикий тип микоплазмы содержит 901 ген, а многоклеточные животные и растения обладают более чем 20 тысячами генов.
Предполагается, что любая мутация в таком простейшем организме с большой вероятностью будет летальной, поскольку она затрагивает критически важные гены. Таким образом, эволюция JCVI-syn3B, как считалось, должна быть сильно ограниченной, так как в ней почти отсутствуют гены, на которые может воздействовать естественный отбор.
Однако исследователи установили, что для синтетической клетки была характерна исключительно высокая скорость появления мутаций. В ходе эксперимента клеткам JCVI-syn3B было позволено свободно размножаться в течение 300 дней, что эквивалентно смене двух тысяч поколения бактериальных клеток. По прошествии этого времени ученые сравнивали выживаемость JCVI-syn3B и Mycoplasma mycoides дикого типа, помещая их в одну пробирку.
Первоначальная JCVI-syn3B была на 50 процентов менее приспособленной, чем штамм дикого типа, и не могла успешно конкурировать с ним за ограниченные ресурсы в пробирке. Однако штамм JCVI-syn3B, который возник в результате 300-дневной эволюции, восстановил приспособленность, утраченную в результате минимизации генома, и даже превзошел дикий штамм на 39 процентов.
