Science Advances: Бактерии не только помнят, но и передают воспоминания потомкам
Согласно новому исследованию, бактерии хранят информацию о том, как окружающая среда влияет на них, и эта информация может передаваться последующим поколениям при их делении. Это открытие — одно из многих, сделанных в последние годы, которые усложнили биологам представление об эволюции и передаче характеристик. Оно также может иметь важные медицинские применения, например, в борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. После того, как теория естественного отбора Дарвина в сочетании с доказательствами Грегора Менделя о доминантных и рецессивных генах отбросила креационистские идеи на обочину, приписывание всего генам стало последним писком моды. То, как гены могут быть подавлены или активированы условиями окружающей среды посредством эпигенетики, является одним из примеров этой более тонкой картины, но другие менее понятны. «Основное предположение в бактериальной биологии заключается в том, что наследственные физические характеристики определяются в первую очередь ДНК», — сказал в своем заявлении старший автор исследования профессор Адилсон Моттер из Северо-Западного университета. «Но с точки зрения сложных систем мы знаем, что информация также может храниться на уровне сети регуляторных отношений между генами. Мы хотели изучить, существуют ли характеристики, передаваемые от родителей к потомству, которые не кодируются в ДНК, а скорее в самой регуляторной сети». Команда исследовала это с помощью хорошо изученной E. coli — одно из преимуществ работы с бактериями заключается в том, что они размножаются так быстро, что мы можем наблюдать за многими поколениями, прежде чем грантовое финансирование закончится. У него также отсутствуют некоторые усложняющие факторы, наблюдаемые у животных и растений, или даже у дрожжей, и для дополнительной простоты у него всего 5000 генов. «В случае сложных организмов проблема заключается в распутывании таких мешающих факторов, как ошибка выжившего», — сказал Моттер. Если мы что-то наблюдаем в этом случае, мы можем приписать происхождение негенетического наследования ограниченному числу возможностей — в частности, изменениям в регуляции генов». Гены E. coli могут быть, как их называет команда, «временно нарушены», либо через временный нокаут, либо через временную сверхэкспрессию. Когда это происходит, последующие поколения будут иметь те же гены, что и их предшественники до нарушения, но Моттер и соавторы показали, что клетка может выглядеть и вести себя не так, как раньше. Например, когда возмущенный ген расположен близко к «сильно связанному компоненту» регуляторной сети, более вероятно, что эффекты сохранятся даже после восстановления обычного статуса гена. Аналогично, передаваемые гены не отличаются в зависимости от того, был ли отец плодом в разгар голода или после того, как кризис миновал. Однако авторы также надеются, что полученные знания могут быть напрямую применены, например, в изменениях бактерий, так что если потомки станут проблемой, они будут восприимчивы к антибиотикам.Planet Today
Эта новость в СМИ