Când genele decid să se mute
Știți cum ar fi dacă mobilele voastre s-ar ridica singure și s-ar muta într-o casă complet diferită? Fără să le mutați voi. Sună absurd, nu? Ei bine, cam asta fac anumite gene în organismele vii. Oamenii de știință le spun "gene săritoare" și le studiază de ceva vreme.
Aceste nomade genetice există peste tot — în bacterii, plante, animale și chiar în noi. Ele pot sărăca de colo colo într-o singură celulă, dându-i uneori funcții noi care s-ar putea dovedi utile pe parcursul evoluției. E unul dintre modurile prin care viața rămâne dinamică și se adaptează la condiții schimbătoare.
Dar iată ce e interesant: mutatul în interiorul unei celule e ca și cum ai aranja mobilele în living. Ce-ar fi dacă o genă ar vrea să se mute într-o clădire complet diferită?
Părea mult mai greu de crezut. Oamenii de știință au presupus că genele săritoare au nevoie de un transport — ceva gen virus sau plasmidă care să le care spre noua locuință. Dar un studiu recent publicat în Science Daily sugerează că ar putea exista și altă cale.
Scena crimei, la scară microscopică
O echipă de cercetători studia o comunitate de microbi care produc metan (procesul acesta stă la baza biogazului). În comunitatea asta au dat peste o bacterie prădătoare minusculă, numită Candidatus Velamenicoccus archaeovorus.
Asta mică e un asasin microbian. Vânează și omoară alte microorganisme care transformă compușii cu miros de portocală în metan. Cercetătorii au observat ceva ciudat: în filamente de Methanothrix soehngenii — unul dintre cei mai importanți producători de metan de pe planetă — existau celule moarte care păreau atacate.
Oamenii de știință au devenit suspicioși. Oare prădătorul ăsta e vinovatul?
Urmele investigației
Cercetătorii au decis să caute molecule ale prădătorului în interiorul prăzilor moarte. Analizând genomul Ca. Velamenicoccus archaeovorus, au descoperit ceva neașteptat: un intron care funcționează ca o genă săritoare.
Și acum vine partea fascinantă. ARN-ul de tip intron nu fusese niciodată detectat în afara unei celule. În mod normal, stă ascuns acolo, la treabă. Dar cercetătorii ăștia dezvoltaseră metode suficient de sensibile încât să remarce chiar și cantități minuscule de ARN în interiorul celulelor bacteriene.
Folosing sonde speciale pentru acizi nucleici, au creat imagini microscopice care arătau ARN de tip intron prezent atât în celulele vii ale prădătorului, cât și în celulele moarte ale prăzii.
Practic, l-au prins pe intron în flagrant, în timp ce încerca să se reproducă și să se răspândească. Din păcate pentru gena asta ambițioasă, când a reușit să sară, prădătorul deja își omorâse noul gazdă. Așa că transferul s-a dovedit a fi un salt într-o celulă goală. Trist, de fapt.
Arma secretă: forma de cerc
Dar iată întrebarea cea mai importantă: cum a supraviețuit ARN-ul ăsta destul cât să facă drumul?
Moleculele de ARN sunt în general fragile. Acționează ca mesageri în celule, transportând instrucțiuni de la ADN spre mecanismul care produce proteine. Dar sunt descompuse destul de repede, începând de la capetele expuse.
Celulele moarte aproape niciodată nu conțin ARN din cauza asta.
Deci cum a supraviețuit ARN-ul de tip intron în călătoria asta? Răspunsul e elegant în simplitatea lui: e circular.
ARN-ul intron formează o moleculă în formă de inel, fără capete deschise. Structura asta circulară îl protejează de enzimele care altfel l-ar tăia în bucăți. Niciun capăt expus, nicio modalitate ușoară de descompunere. Destul de ingenios pentru ceva care nu are creier.
Ce înseamnă asta pentru noi
Cercetătorul din spatele acestei descoperiri, Jens Harder, a evidențiat ceva fascinant: moleculele circulare de ARN nu sunt doar o chestiune de microbi. Există și la oameni și influențează multe procese metabolice. De fapt, oamenii de știință studiază activ rolul lor în dezvoltarea tumorilor chiar acum.
Și mai e ceva — unele ARN circulare sunt folosite deja în vaccinuri ARN, inclusiv cele împotriva COVID-19 și anumitor tipuri de cancer!
Așa că data viitoare când auziți despre vaccinuri ARN sau cercetări în domeniul cancerului, s-ar putea să auziți de fapt despre moștenirea unor mici călători genetici care au găsit calea de a supraviețui mergând în cercuri.
Studiul ăsta deschide posibilități interesante pentru înțelegerea modului în care informația genetică se deplasează între specii — nu doar în interiorul lor. E un reminder că în lumea microscopică, regulile biologicii pot fi surprinzător de flexibile, iar natura mereu găsește soluții ingenioase.