حتی یک “سلول حداقل” نیز می تواند به لطف تکامل قوی تر شود

کاوش تکامل در یک «سلول حداقلی»

Benjamin Thompson & Shamini Bundell

این قسمت:

در سال 2016، محققان یک باکتری «سلول حداقل» با ژنومی ساختند که فقط حاوی ژن‌های ضروری برای بقای ارگانیسم است. هر گونه جهش در این ژن ها می تواند کشنده باشد، بنابراین مشخص نبود که آیا این سلول زمینه ای برای تکامل وجود داشته باشد. اما اکنون، تیمی این باکتری را در طول 2000 نسل رشد داده و نشان داده است که توانایی تکامل در این سلول با ژنوم حداقلی وجود دارد و می‌تواند ژنوم خود را تکامل داده و بهبود ببخشد.

خلاصه مقاله مرتبط:

با داشتن تنها ژن‌های ضروری، یک سلول حداقل می‌تواند مکانیسم‌ها و فرآیندهایی را آشکار کند که برای تداوم و پایداری حیات، ضروری هستند. در اینجا ما گزارش می کنیم که چگونه یک سلول حداقل مهندسی شده، در مقایسه با سلول غیر حداقلی Mycoplasma mycoides که به طور مصنوعی از آن مشتق شده است، با نیروهای تکامل مقابله می کند. نرخ جهش در بین تمام باکتری های گزارش شده بالاترین میزان بود و جالب اینکه تحت تاثیر کمینه سازی ژنوم قرار نگرفت. ساده‌سازی ژنوم پرهزینه بود و منجر به کاهش تناسب  بیش از 50 درصد شد، اما این کمبود در طول 2000 نسل از تکامل دوباره به دست آمد. تنها محدودیت ظاهری شامل تکامل اندازه سلول بود. اندازه سلول غیر حداقل 80٪ افزایش یافته است در حالی که سلول حداقل یکسان باقی مانده است. این الگو منعکس کننده اثرات اپیستاتیک جهش در ftsZ است که یک پروتئین همولوگ توبولین را کد می کند که تقسیم سلولی و مورفولوژی را تنظیم می کند. یافته‌های ما نشان می‌دهد که انتخاب طبیعی می‌تواند به سرعت تناسب یکی از ساده‌ترین موجودات خودگردان را افزایش دهد. درک اینکه چگونه گونه‌هایی با ژنوم‌های کوچک بر چالش‌های تکاملی غلبه می‌کنند، بینش‌های مهمی را در مورد تداوم همزیستی‌های مرتبط با میزبان، پایدارسازی ساده برای بیوتکنولوژی و پالایش هدفمند سلول‌های مهندسی مصنوعی را ارائه می‌دهد

منبع برای مطالعه بیشتر:

doi: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06288-x