Vědci, kteří zkoumali biologické vzorky z bažin na západě USA, tam našli doposud neznámé struktury DNA. Jsou velmi pozoruhodné, protože umí asimilovat geny mikroorganismů v jejich okolí. Autorům výzkumu tím natolik připomínaly rasu Borgů ze sci-fi seriálu Star Trek, že je tak začali nazývat.
Borgové jsou v příbězích ze Star Treku rasou, která útočí na jiné civilizace, odebírá jim technologie i biologickou hmotu a vše asimiluje do své kultury. Podobně se chovají i nové struktury DNA – jen neasimilují celé planety, nýbrž jen geny z mikroorganismů.
Jedná se o mimořádně dlouhá vlákna DNA, která doplňují sbírku dalších podobných „nesystémových“ řetězců, které patří mezi takzvané extrachromozomální elementy neboli ECE. Většina mikrobů má sice jeden nebo dva chromozomy, které jsou zodpovědné za jejich genetický plán, ale současně mohou mít spoustu různých ECE. Ty přitom nejsou jen nějakým doplňkem nebo ozdobou, ale nesou důležité geny – například ty pro rezistenci vůči antibiotikům.
Borgové jsou mezi nimi zcela unikátní, popsala v práci hlavní autorka studie Jill Banfieldová, mikrobioložka z Kalifornské univerzity v Berkeley.
V čem jsou tak jiné?
Hlavním znakem, který vědce zaujal hned, je velikost Borgů. Tyto struktury mají délku asi 600 tisíc až milion bází DNA – to představuje asi třetinu délky hlavního chromozomu jejich hostitelských mikrobů.
Autoři studie našli během dvouletého výzkumu v kalifornských a coloradských mokřadech celkem 19 různých typů této podivné DNA. Vědce zajímalo především to, jestli nějak nepomáhají mikrobům s takzvaným uhlíkovým cyklem – tedy s produkcí a rozkladem metanu.
Podle studie, která zatím neprošla recenzním řízením, jsou tyto DNA struktury spojené s mikroorganismy, jimž se říká archea. Jsou to prastaré jednobuněčné mikroorganismy nepříbuzné bakteriím, které se na Zemi poprvé objevily už před 3,5 miliardy lety. Ty nejlépe prozkoumané „borgské struktury“ DNA jsou spojené s archea jménem Methanoperedens, které konzumují metan. A výsledky výzkumu opravdu naznačují, že jim v tom pomáhají struktury DNA s přezdívkou Borgové.
Výzkum komplikuje to, že archea jsou natolik „cizí“ organismy, že je vědci nejsou schopní kultivovat v laboratorním prostředí. Nedokázali to tedy ověřit v laboratořích, ani v přírodě, ale tuto schopnost naznačují některé genetické sekvence v jejich DNA.
Co z toho mají?
Existence takhle veliké struktury DNA je pro mikroorganismus velice energeticky náročná, proto by měla mít nějaký smysl – navíc pokud tato životní forma existuje už tak dlouho, jako jsou na Zemi právě archea.
Zdá se, že Borgové obsahují mnoho genů potřebných pro celé metabolické procesy, včetně trávení metanu, uvedla Banfieldová. Popisuje je jako „sadu nástrojů“, které mohou velmi účinně posilovat schopnosti archea Methanoperedens.
A co z toho bude mít člověk?
Podle vědců je tato schopnost „borgské DNA“ v archea velmi zajímavá i z hlediska lidských zájmů. Jestliže jsou díky ní tyto mikroorganismy schopné snadno, a přitom účinně rozkládat metan, mohli by lidé tuto schopnost okopírovat a například díky genetickým nůžkám CRISPR ji využít – například pro likvidaci nebezpečných skleníkových plynů, které urychlují globální změnu klimatu a s ní spojené jevy.
