Korzystanie z cudzych genów czyli narodziny symbiozy i horyzontalny transfer genów

Nasze życie zależy od innych… i to w znacznie większym stopniu niż byliśmy w stanie sądzić. O jakości i postępie decydują nie jakieś wyjątkowe jednostki (superman, nadczłowiek itd.) lecz jakość interakcji między organizmami. W przypadku człowieka ważniejsze jest tworzenie dobrych relacji niż dbałość o czystość dobrych genów. Jak to w dawnych przysłowiach już zawarto: lepsze stado baranów dowodzone przez lwa (a więc sprawna organizacja, współdziałanie) niż stado lwów dowodzone przez barana. Bo to nie tylko uznanie dla „wodza” ale i uznanie dla sprawnego działania w grupie.

Przez wiele lat w biologii obowiązywał dogmat o jednokierunkowym przepływie informacji genetycznej: od rodziców do potomków, i to tylko w szlaku komórek generatywnych (płciowych). Mutacje i inne zmiany w komórkach somatycznych nie są przekazywane potomstwu a więc nie miałyby znaczenia ewolucyjnego. Od wielu jednak lat systematycznie naukowcy odkrywają przykłady horyzontalnego transferu genów. Psuje to dotychczasowe teorie (szybki postęp w biologii potrzebuje nowej, teoretycznej syntezy). Najpierw były to bakteryjne plazmidy, potem pojawiły się dane dotyczące kręgowców. Odnajdywano ślady horyzontalnego transferu (przeskoku) genów nawet na odległe systematycznie grupy. Wykluczone było więc krzyżowanie się w procesie płciowym. Poszukiwano więc wektorów. Odnalezione przykłady wskazują, że chyba za sprawą wirusów chorobotwórczych mogą przenoszone być „przypadkowo” fragmenty genomu.

Jednym ze stosunkowo nowych odkryć są obserwacje dotyczące owadów i ich nabywanej w ontogenezie odporności. Jednym z przykładów jest pluskwiak Riptortus pedestris, który uzyskuje odporność przeciwko środkom owadobójczym, dzięki symbiotycznym bakteriom, żyjącym w jego przewodzie pokarmowym. Zjawisko odkryli japońscy naukowcy (czytaj więcej) Do tej pory myśleliśmy, że wszelkie ewolucyjne innowacje dzieją się poprzez powolne mutacje. Uwagi o symbiogenezie trudne były do włączenia do głównego nurtu bo nie bardzo pasują do dotychczasowych paradygmatów i koncepcji (zobacz np. Globalna opcja rozwoju. Kategorie biologiczne,   Alternatywność strategii życia na różnych poziomach organizacji, Rozwój człowieka w integrującej się noosferze).

Dzięki horyzontalnemu transferowi genów organizmy mogą korzystać z cudzych genów. A kiedy integracja ekologiczna zachodzi daleko, trudno jest już odróżnić, gdzie zaczyna się jeden gatunek a kończy inny (czyli odróżnić co jest moje a co twoje, a co wspólne). Badane przez Japończyków owady wykorzystują do nabytej odporności bakterie z rodzaju Burkholderia. Niektóre (tylko niektóre!) szczepy tych prokariontów rozkładają fenitrotion (środek owadobójczy) w procesach metabolicznych. Ubocznym skutkiem ich działalności jest pozbawianie szkodliwości dla owadów tego insektycydu. Jak wykazali w swoich badaniach Japończycy ponad 70% owadów z bakteriami (w przewodzie pokarmowym) rozkładającymi fenitrotion przeżywało ekspozycję na ten środek owadobójczy, w porównaniu z tylko 10-20% owadów nie posiadających  bakterii rozkładających fenitrotion. Bakterie, o których mowa, są organizmami wolnożyjącymi, pobieranymi przez owady jeszcze w stadium larwalnym wraz ze zjadaną glebą. Jak na razie nie  ma żadnych dowodów sugerujących, że bakterie te są przenoszone z rodziców na potomstwo (tak jak to dzieje się u niektórych owadów, żyjących w symbiozie z mikroorganizmami). Każdy więc osobnik, w stadium larwalnym, sam musi wyszukać „dobroczynne” bakterie. Po części dzieje się to przypadkowo, bowiem w glebach spryskiwanych fenitrotionem można znaleźć więcej bakterii rozkładających ten związek. Wspomniany insektycyd stosuje się w uprawach soi. W wyniku „współpracy” owadów i bakterii używanie fenitrotionu staje się coraz mniej skuteczne. Naukowcy w swoich laboratoriach będą musieli wymyślić coś nowego do zwalczania „szkodników”.

Także i człowiek w dużym stopniu korzysta z cudzych genów. W każdym z nas żyje około 1,5 kg bakterii, posiadających łącznie więcej genów niż w naszym DNA (gdyby policzyć komórki, to okazałoby się, że jesteśmy głównie… bakteriami – komórki bakteryjne są dużo mniejsze od naszych, eukariotycznych). Już z mlekiem matki – zanieczyszczonym mikrobiologicznie – niemowlę zdobywa dobroczynne mikroorganizmy (i ich geny). Później także, w społeczności lokalnej, wymieniamy się mikroflorą. Jest to horyzontalny przepływ genów w szerszym znaczeniu, bo to transfer nie przez bezpośrednie wbudowanie do genomu komórki, ale organizmalne (ekologiczne) korzystanie z cudzych genów. Bo analogicznie: czy musimy kupować samochód, żeby jeździć samochodem?

Samodzielnie nie da się żyć a interakcje ekologiczne znacząco komplikują nam obraz życia. Bo jak tu używać starego pojęcia „gatunek”? Przecież sporego fragmentu genów nie dziedziczymy w prostym przekazywaniu od rodziców na potomstwo, w postaci jądrowego DNA.

Biologia w swej rozciągłości jest fascynująca. I nie trzeba samemu posiadać nowoczesnego laboratorium. Wystraczy śledzić doniesienia z innych laboratoriów, spisywane w setkach tysięcy publikacji naukowych. A dzieje się tak dużo, że w zasadzie trzeba będzie wszystkie podręczniki do biologii…. i filozofii napisać na nowo.

 

ps. Czy nie wspaniale byłoby w telewizji posłuchać i pooglądać o tych wszystkich niezwykłościach? Zamiast śledzić banalne i fikcyjne losy Lucii z ubogiej chatki…

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s