Masskopiering av gener påskyndar evolution
I det nya numret av PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences, visas i ett svensk-amerikanskt samarbete hur selektiv genamplifiering, masskopiering av en specifik gen, kan öka hastigheten med vilken organismer anpassar sig till nya miljöer.
Alla organismer kan amplifiera (“förstärka”) delar av sitt DNA under vissa betingelser och de varianter som har en ökad mängd av en speciell gen kan få en överlevnadsfördel när de utsätts för olika typer av yttre betingelser, till exempel stress i form av antibiotika (bakterier), cytostatika (människa) eller insekticider (insekter).
I den aktuella studien har forskarna visat att bakterien Salmonella typhimurium genom flera olika mekanismer kan öka antalet kopior av en gen som hjälper cellen att använda sockret laktos som näringskälla.
– När bakteriens gen för laktosutnyttjande är ineffektiv, det vill säga bakterien har ett ineffektivt enzym för att bryta ner laktos, gynnas istället mutantbakterier med en upp till 100-faldig ökning av antalet kopior av genen, säger professor Dan Andersson, delansvarig för studien.
Detta får två konsekvenser: dels klarar bakterien att växa på laktos på grund av att mängden av det ineffektiva enzymet ökar, dels ökar chansen att bakterien får en mutation i en av dessa 100 identiska gener som leder till att enzymets funktion förbättras. Forskarna visar också att amplifieringen sker stegvis, först dupliceras en stor region och därefter amplifieras mindre regioner inom denna region till höga kopieantal. Enligt Dan Andersson är detta sannolikt mycket vanligare än man tidigare trott, vilket är mycket spännande.
– Och de är viktiga eftersom det innebär att evolutionära förändringar kan ske med en betydligt högre hastighet. En anledning till att man underskattat omfattningen är deras inneboende instabilitet, som gör dem svåra att studera i laboratorieexperiment.
Kontaktinformation
Kontaktperson: Dan Andersson, tel: 018-471 41 75, eller via e-post: Dan.Andersson@imbim.uu.se
