O echipă de cercetători testa o metodă nouă de secvențiere a ADN-ului pentru celule individuale. La început, experimentul părea unul tehnic, obișnuit, fără nimic spectaculos. Însă atenția oamenilor de știință a fost atrasă de un organism microscopic prelevat dintr-un iaz aflat în parcurile University of Oxford.
Cercetătorii de la Earlham Institute au descoperit cu surprindere că această formă minusculă de viață interpretează instrucțiunile genetice într-un mod complet diferit față de aproape toate celelalte forme de viață cunoscute pe Pământ.
Descoperirea a venit exact în momentul în care specialiștii încercau doar să își îmbunătățească tehnologia folosită în laborator.
Cum au descoperit cercetătorii organismul care pune sub semnul întrebării regulile biologiei?
Micul organism a fost identificat ca o specie necunoscută până acum și a primit numele științific Oligohymenophorea sp. PL0344. El aparține grupului ciliatelor, organisme unicelulare care trăiesc în special în apă. În ultimii ani, aceste ciliate au atras tot mai mult interesul geneticienilor, deoarece sunt cunoscute pentru modificările neobișnuite care apar în codul lor genetic.
Studiul care a dus la această descoperire a fost publicat în PLOS Genetics și a fost susținut prin proiectul Darwin Tree of Life. Cercetarea a fost coordonată de Jamie McGowan, care a explicat cum echipa sa a ajuns accidental la această descoperire neobișnuită.
„Este pur noroc că am ales acest protist pentru a testa linia noastră de secvențiere, și asta arată pur și simplu ce se află acolo, subliniind cât de puține știm despre genetica protistelor.”
Ce este, de fapt, acest microorganism misterios?
Specia descoperită la Oxford face parte din familia foarte mare a protistelor, un grup cunoscut pentru diversitatea lui uriașă și greu de clasificat. Unele protiste sunt atât de mici încât nu pot fi văzute cu ochiul liber, cum sunt amibele sau algele unicelulare. Alte forme pot ajunge la dimensiuni foarte mari, precum algele roșii gigantice din oceane.
Pentru a explica mai bine complexitatea acestui grup, coordonatorul studiului a vorbit despre dificultatea clasificării protistelor. „Definiția unui protist este vagă – în esență este orice organism eucariot care nu este animal, plantă sau ciupercă. Aceasta este evident foarte generală, și asta pentru că protistele sunt un grup extrem de variabil. Unele sunt mai strâns înrudite cu animalele, altele mai strâns înrudite cu plantele. Există vânători și pradă, paraziți și gazde, înotători și sedentari, și există cele cu diete variate în timp ce altele fotosintetizează. Practic, putem face foarte puține generalizări.”
De ce i-a uimit atât de mult pe cercetători această anomalie genetică
Funcționarea vieții se bazează pe reguli genetice considerate aproape universale. Instrucțiunile din ADN sunt copiate în ARN, iar apoi transformate în aminoacizi, elementele care construiesc proteinele necesare organismelor vii. Pentru ca acest proces să se oprească la momentul corect, există trei secvențe speciale din codul genetic, numite codoni stop: TAA, TAG și TGA.
Până acum, oamenii de știință credeau că aceste reguli sunt aproape identice în întreaga lume vie. Chiar și atunci când apăreau excepții, codonii TAA și TAG se modificau împreună și produceau același aminoacid.
Însă microorganismul PL0344 schimbă complet această regulă. În interiorul său, doar codonul TGA funcționează ca semnal de oprire. Celelalte două secvențe genetice au primit roluri complet diferite. Codonul TAA produce acum lizină, iar TAG produce acid glutamic. Pentru a evita erorile, celula a compensat prin multiplicarea codonilor TGA, astfel încât procesul de citire a genelor să se poată opri în siguranță, scrie gadgetreport.ro.
„În aproape fiecare alt caz de care știm, TAA și TAG se schimbă în tandem. Când nu sunt codoni stop, fiecare specifică același aminoacid. Acest lucru este extrem de neobișnuit. Nu cunoaștem niciun alt caz în care acești codoni stop sunt legați de doi aminoacizi diferiți. Încalcă unele dintre regulile pe care credeam că le cunoaștem despre translația genelor – acești doi codoni se credea că sunt cuplați.”
Ar putea această descoperire să schimbe modul în care înțelegem viața?
Această excepție genetică arată că sistemele biologice sunt mult mai flexibile decât se credea până acum. Cercetătorii britanici au confirmat noile reguli genetice prin analiza atentă a genelor și a transcriptomului organismului. Mai târziu, alte studii au arătat că și microorganisme asemănătoare folosesc mecanisme aproape identice pentru a supraviețui.
În prezent, oamenii de știință investesc resurse uriașe pentru a crea coduri genetice noi în laborator, cu scopul de a dezvolta tratamente revoluționare și materiale medicale moderne. Însă natura pare că a făcut deja aceste experimente singură, cu mult înaintea oamenilor. Ciliatele demonstrează că evoluția poate produce soluții biologice extrem de sofisticate fără intervenția tehnologiei moderne.
Jamie McGowan a rezumat astfel importanța descoperirii: „Oamenii de știință încearcă să creeze noi coduri genetice – dar acestea se găsesc și în natură. Există lucruri fascinante pe care le putem găsi, dacă le căutăm. Sau, în acest caz, când nu le căutăm.”
