В 2021 году команда исследователей из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли обнаружила внутри потребляющей метан бактерии под названием Methanoperedens структуры ДНК, которые увеличивают скорость метаболизма парникового газа. Эти элементы, которые ученые назвали боргами, содержит гены, ассимилированные от других организмов.
Исследователи изучают, как микробы влияют на крупномасштабные экологические процессы и как, напротив, климатические изменения воздействуют на микробиом планеты. Для этого они берут образцы микробов в различных средах. Ученые изучают собранные образцы, чтобы увидеть, какие гены микробы используют для выживания и как это влияет на глобальные циклы ключевых элементов, таких как углерод, азот и сера.
В своем исследовании микробиологи анализируют как генный материал самой клетки, так и портативные ДНК — внехромосомные элементы, которые переносят гены между бактериями, археями и вирусами.
Изучая образцы Methanoperedens из почвы сезонного заболоченного бассейна в Калифорнии, ученые обнаружили новый тип внехромосомных элементов. В отличие от наиболее популярных кольцевых плазмид, это очень длинные и линейные структуры. ДНК таких элементов составляет до трети общей длины генома бактерии. Ученые назвали такие элементы «боргами».
Всего было обнаружено 19 различных видов боргов, часть из которых кодирует все необходимые клеточные механизмы, чтобы самостоятельно поедать метан. Исследователи полагают, что эти элементы возникли в результате ассимиляции бактериями различных микроорганизмов и могут использоваться для транспорта генетического материала между клетками.
Исследователи показали, что увеличение количества боргов в клетке приводит к интенсификации поглощения метана. Это значит, что подобные структуры можно использовать для создания контролируемых колоний бактерий, которые будут извлекать избыток парникового газа из атмосферы и бороться с глобальным потеплением. Кроме того, авторы работы надеются, что, проанализировав процессы переноса ДНК с помощью боргов, можно будет создать новую технологию генной инженерии.
Читать далее:
НАСА раскрыло происхождение Хаумеи — самой загадочной планеты Солнечной системы
«Темная материя» генома скрывала лечение от рака: что там обнаружили ученые
Пять миллионов лет смерти: почему «Великое вымирание» так затянулось на самом деле