Sienet sen tekevät, bakteerit tekevät usein – eli geenien siirtyminen horisontaalisesti

Evoluutio on monimutkaisempi kuin ajatellaan yleisesti. Kuka on enää kiinni Darwinin ajatuksessa, että vahvimmat ja ympäristöönsä parhaiten sopeutuneet yksilöt, pääsevät jatkamaan sukuaan ja siirtämään perintönsä jälkeläisille. Viime aikoina on ilmestynyt pari äärimmäisen mielenkiintoista tutkimusta, jotka pikkuhiljaa muuttavat käsitystämme evoluutiosta.
Tammikuussa ilmestyi Marylandin yliopiston yhdessä Pasteur-instituutin tutkijoiden kanssa tehdyn tutkimuksen bakteerien evoluutioista. Bakteerit selviytyvät hyvinkin ankarista oloista ja ovat sopeutuneet mitä erilaisimpiin ympäristöihin. Bakteereilla onkin erinomaiset kyvyt sopeutua, joko saamalla, hävittämällä tai muuntamalla geenejään. Muuntelu voi tapahtua duplikaatiolla, niin kuin monisoluisilla eliöillä, mikä tuottaa hitaita muutoksia. Bakteerit voivat myös saada geenejä suoraan muilta eliöiltä, eli ne tekevät periaatteessa saman kuin ihminen käyttäessään geenitekniikkaa. Antibiootille resistentit sairaalabakteerit, ovatkin nimenomaan käyttäneet jälkimmäistä keinoa.
Uutta Todd Treantgenin ja Eduardo P.C. Rochan tutkimuksessa on, että he ovat tarkastaneet suuren määrän bakteerien genomeja sisältävän tietokannan ja todenneet, että ns. horisontal gene transfer on bakteerien yleisin tapa kehittyä. Tutkijat huomauttivat myös, että bakteerit ovat kehittäneet suurimman osan tärkeimmistä biokemiallisista prosesseista, kuten yhteyttämisen, ja, että sen vuoksi geenien siirtyminen eliöstä toiseen horisontaalisesti on myös pidettävä evoluution kulmakivenä.
Antonis Rokas ja Jason Slot ovat tutkineet sienien kehittymistä ja todenneet, että kaukana menneisyydessä, miljoonia vuosia sitten siirtyi 23 geenin ryhmä yhdestä homesienestä (Aspergillus-suvusta) toiseen sukuun (Podospora) kuuluvaan homesieneen. Ainoastaan muutama kerta aikaisemmin on pystytty löytämään esimerkkejä siitä että geenit ovat siirtyneet horisontaalisesti monisoluisissa eliöissä kuten sienissä, eläimissä tai kasveissa.

   Tavallisin jääkaappisieni:Saccharomyces cerevisiae

 Tutkijat tekivät havainnon tutkiessaan noin sadan sienen genomin, selvittäessään miten sienet ovat toisilleen sukua. Tässä tapauksessa 23 geenin ryhmä tuottaa myrkyllistä ainetta nimeltä sterigmatocystiiniä. Solut käyttävät sitä joko hyökätessään muita eliöitä vastaan tai suojautuessaan hyökkäyksiä vastaan.
Vaikka jo 1980-luvulta lähtien on tiedetty geenien siirtymisestä horisontaalisesti, on vasta nyt ruvettu tiedostamaan sitä, että se myös tapahtuu monisoluisissa eliöissä. Nämä ajankohtaiset tutkimukset auttavat meitä ymmärtämään esimerkiksi miten vastustuskykyiset taudinaiheuttajat, kuten bakteerit ja alkueläimet kehittyvät. Ne syventävät käsitystämme evoluutiosta ja ymmärtämään myös ihmisen omaa kehityshistoriaa.
1. Todd J. Treangen, Eduardo P.C. Rocha. Horizontal Transfer, Not Duplication, Drives the Expansion of Protein Families in Prokaryotes. PLoS Genetics, 2011; 7(1): e1001284 DOI: 10.1371/journal.pgen.1001284
2. Jason C. Slot and Antonis Rokas. Horizontal Transfer of a Large and Highly Toxic Secondary Metabolic Gene Cluster between Fungi. Current Biology, Volume 21, Issue 2, 134-139, 30 December 2010 DOI: 10.1016/j.cub.2010.12.020