ПРИХОВАТИ

Мікроби в людському тілі обмінюються генами на великій відстані

Вчені виявили, що мікроби, які населяють організм людини частіше обмінюються генами, ніж ті, що живуть у навколишньому середовищі.

До того ж, мікробні гени показали здатність переноситися з однієї частини тіла в іншу, долаючи відстані через різні тканини організму. Результати цього відкриття міжнародна команда дослідників із США, Пакистану та Кореї описала в статті журналу Scientific Reports.

Коли мова йде про перенесення генів, то в біології виділяють два його типи: вертикальне та горизонтальне. Під час вертикального перенесення гени передаються від предків до нащадків, від материнської клітини до дочірньої. А при горизонтальному – гени переносяться від однієї клітини до іншої, яка не є її нащадком, а буває навіть є представником іншого виду. Особливо часто це явище спостерігається у бактерій та архей. Так вони обмінюються корисними для них якостями, які не завжди корисні для нас. Наприклад, генами стійкості до антибіотиків.

Тіло людини є прихистком для величезної кількості мікроорганізмів, сумарна вага яких сягає 2 кілограм. І з кожним днем все більше нових досліджень доводять їхню важливу роль у нормальному функціонуванні людського організму. Команда вчених взяла до уваги ці факти та вирішила дослідити, як часто та яким чином відбувається горизонтальне перенесення генів у колонізаторів нашого тіла.

Філогенетичні дерева

Загалом науковці проаналізували 1 059 мікробних геномів, використавши базу даних HGTree, яку самостійно й розробили. Взяті ці геноми були з шести різних частин людського організму: дихальних шляхів, крові, шлунково-кишкового тракту, ротової порожнини, шкіри та урогенітального тракту.

Для проведення дослідження вчені побудували філогенетичні дерева генів усіх досліджуваних мікробів та порівняли їх із філогенетичними деревами, що побудовані на основі 16S рибосомальної РНК. Така РНК передається завжди від материнської клітини дочірній. Вона дуже стабільна та змінюватися може лише після випадкових мутацій, які теж передаються наступним поколінням. Тому порівняння типів і кількості мутацій РНК у різних видів часто використовують для визначення їхньої спорідненості. З допомогою цієї методики науковцям вдалося визначити гени, які не передавалися еволюційно з покоління в покоління, тобто вертикальним перенесенням, а були отримані мікроорганізмом самостійно.

Філогенетичне дерево мікробіому людини
Так виглядає філогенетичне дерево мікробіому людини. Джерело: Trends in Genetics

Це дослідження показало несподівані для вчених результати. Більш ніж половина генів з геному людської мікробіоти передається горизонтальним перенесенням. До того ж, горизонтальне перенесення генів між мікроорганізмами, що колонізують наше тіло, відбувається частіше, ніж у “вільноживучих” у природі.

“Горизонтальний обмін генами між мікробами всередині наших тіл приблизно на 30 відсотків вище, ніж в інших місцях на планеті”,

– каже Аршан Насір, один із авторів наукової статті,

“Це означає, що наше тіло являється унікальним середовищем і сприяє вдосконаленню на мікробному рівні”.

Гени, що мігрують

Також виявилося, що 40% генних переміщень відбувається між мікробами, що проживають в одному середовищі, в одній і тій частині тіла (інакше кажучи, займають однакову нішу). Такий обмін пояснюється необхідністю пристосування до однакових умов та філогенетичною подібністю. Оскільки, вважається, що близькоспоріднені організми краще адаптуються до подібних середовищ.

Але цікавішим є те, що гени можуть переходити від одних мікробів до інших не лише, ящо вони фізично знаходяться по сусідству. Решта мобільних генів, точніше 60%, показали здатність переміщуватися на далекі дистанції в різні частини тіла людини. Остаточної відповіді на питання, яким чином гени долають бар’єри у вигляді тканин і середовищ організму, у вчених поки що немає.

Дослідники припускають такий варіант, що мікроорганізми обмінюються між собою генетичним матеріалом ще до того, як колонізують людський організм. Якщо це так, то деякі переміщення мали б бути більш поширеними в природі, оскільки в них є більше часу щоб накопичитися серед геномів. Цікавою є й версія про те, що бактеріальна ДНК або ціла бактерія може переміщуватися з кишківника по тілу за допомогою кровотоку. Але такі механізми на сьогодні ще недостатньо вивчені, тому для опису цієї властивості потрібно провести ще додаткові дослідження.

“Краще розуміння цього явища матиме значну цінність для громадського здоров’я, оскільки поява мультирезистентних патогенів внаслідок горизонтального переносення генів стійкості до антибіотиків стала глобальною проблемою”,

– зазначив Аршан Насір.

Scientific Reports (2019), doi: 10.1038/s41598-019-42227-5

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Total
95
Shares
95 Shares:
Перегляньте також