Otvoreni jednostanični, destruktivan i potpuno obnavlja svoj genom

Prema novim podacima dobivenim tijekom istraživačkog tima sa Sveučilišta Princeton, u prirodi postoji jedinstvena i jednostanične organizam koji može u potpunosti uništiti i obnoviti svoj genom. Tako posjeduje neobičnu sposobnost da se formira Oxytricha trifallax, nastanjuje ustajale vode.

Jedna stanica u tijelu sadrži DNA iz gotovo četvrt milijuna baze, i svi od njih su obnovljena, kada je u pitanju parenja. Genom O. trifallax pohranjen u obliku izoliranih genetskih jedinica, a nakon parenja ide novu kombinaciju DNA od 225 tisuća sićušnih niti. Sve se to događa u roku od 60 sati.

"Sposobnost organizma rastaviti i brzo okupiti svoje gene je izuzetno teško za bilo koji oblik života. A činjenica da je ova sposobnost ima jedan od najjednostavnijih organizama na Zemlji, samo naglašava pravu raznolikost života na našem planetu", - kaže studije glavni autor Laura Landweber (Laura Landweber), profesor ekologije i evolucijske biologije na Sveučilištu Princeton.

Prema znanstvenicima, taj organizam - život je primjer pokušaja da se presele na složenije evolucijskoj razini, ostajući jednostaničnih. Postoje i drugi primjeri genoma reorganizacije u prirodi, ali O. trifallax, definitivno drži rekord za složenost izvođenja ovog fokusa.

S praktične točke gledišta O. trifallax je model organizam. Jednostaničnih može poslužiti kao model za razumijevanje kako kromosome u viših organizama, kao što su ljudi, "mrviti" i ide natrag. Takav mehanizam može se održati tijekom razvoja tumora. No, dok je dinamika reorganizacije kromosoma u stanicama raka može biti nepredvidljiv i kaotičan, O. trifallax pokazuje naručili uzorak kromosome obnovu.

Organizmi O. trifallax nastanjuju bare na površini alge i može obnoviti svoj genom, poput mozaika (Slika Johna Bracht, American University, Robert Hammersmith, Ball State University).

"Kada je riječ o ljudskom tijelu, reorganizacija genoma je gotovo uvijek loša stvar, jer je strogi red gradnje baze DNA je slomljena. No, i jednostanične organizam koristi biološke mehanizme usmjerene na sekvenciranje kromosome izgraditi novi gen koji nije gore nego stari"- objašnjava Landweber, koja koristi metodu sekvenciranje, Pacific bioznanosti, koja omogućuje "čitati" duge pojedinačne molekule.

Biolozi, koji nije sudjelovao u ovom istraživanju, tvrde da je posao Landweber i njezini kolege pokazuje da je genetska informacija iz organizma može proći značajne promjene prije nego što će zapravo biti korišten za izgradnju živoj stanici komponente.

Osim složenosti njihove genetske manipulacije, O. trifallax ima druge značajke razlikovanja. To je velika veličina stanica koja je oko 10 puta prosječna veličina ljudske stanice. Isto tako, organizam sadrži dvije jezgre umjesto jedne, a sami ne regulira stanične jezgre unutarnje poslovanje i obično sadrže DNA i geni se prenose na potomstvo tijekom reprodukcije.

O. trifallax jedna stanica ostaje aktivan DNA u roku od jednog radnog kernel i koristi drugu pohranu "arhiva" genetski materijal i prenijeti na sljedeću generaciju. To genoma drugi jezgra, tzv klica reorganizacija podvrgnuti naknadnom stvaranju nove radne kernel potomstva.

"Zanimljivo, O. trifallax koristi postupak uparivanja samo za razmjenu genetskih informacija, ali ne i za samo-reprodukciju. Tijekom seksa dva organizmi spojene zajedno dijeliti polovicu njihove genetske informacije. Svaka stanica nastoji zamijeniti starenje gena i novih koristi za materijal njegovog partnera. Međutim, obje stanice izgraditi novu radnu kernel onda s ažuriranom set kromosoma. To ih pomlađuje i diverzificirati genetski materijal, što je vrlo dobro za budućnost tijela"- kaže Landweber u priopćenju.

Članovi vrste O. trifallax pare samo za razmjenu genetskih informacija (foto Wikimedia Commons).

Tijekom tog procesa, mješoviti geni u nucleus germline razvrstani oblik i oko 225 tisuća malih DNK segmenata, od kojih je svaki se koristi za vraćanje njihove partnere pomladiti kromosoma. Rad znanstvenika su pokazala da su milijuni nekodirajuće RNK molekule od prethodne generacije kako bi se u tom procesu, obilježavanje i razvrstavanje segmente DNA u ispravnom redoslijedu.

"Ništa manje značajan i vrlo složenost genoma. U O. trifallax DNA sadrži oko 16.000 aktivnih kromosoma u jezgri, a ljudske stanice imaju samo 46 kromosoma. Većina tjelesnih kromosoma sadrži samo jedan gen, ali čak i ti geni mogu igrati važnu ulogu u biološkim procesima. Svaki gen u stanici može se sastojati od bilo koje kombinacije pojedinih DNA segmenata u broju od jedan do 245"- Landweber kaže, čiji je rad objavljen u časopisu Cell.

Iznimna genetika O. trifallax omogućuje joj ostavljaju samo zdravu stvari. Iz tog razloga, tijelo je vrlo uobičajena diljem svijeta. Prema znanstvenicima, ljudsko tijelo ima puno toga za naučiti od njih jednostaničnih.

Moguće je da će jednog dana biologija i genetika će shvatiti u tom procesu tako dobro da oni mogu koristiti za stvaranje jedinstvene genetski modificirane organizme.