O echipă de cercetători testa o nouă metodă de secvențiere a ADN-ului pentru celule individuale. Experimentul părea unul de rutină tehnică și nimic mai mult. Totuși, atenția experților a fost captată de o formă microscopică de viață prelevată dintr-un iaz situat în parcurile Universității Oxford. Oamenii de știință de la Institutul Earlham au observat cu stupoare că acest organism minuscul citește instrucțiunile genetice într-un mod complet diferit față de restul formelor de viață de pe Pământ. Descoperirea epocală a apărut exact într-un moment în care specialiștii încercau pur și simplu să își perfecționeze tehnologia de laborator.
Cum a fost descoperit organismul care schimbă manualele de biologie?
Mica viețuitoare a fost identificată drept o specie necunoscută și a primit denumirea științifică Oligohymenophorea sp. PL0344. Ea face parte din grupul ciliatelor, o categorie specifică de organisme unicelulare, care populează în special mediile acvatice. Ciliatele au devenit extrem de atractive pentru geneticieni în ultimii ani. Aceste vietăți sunt recunoscute ca fiind adevărate focare de instabilitate și modificare a codului genetic.
Cercetarea care a scos la iveală această anomalie a fost publicată în revista PLOS Genetics și a fost finanțată prin proiectul Darwin Tree of Life. Dr. Jamie McGowan, un cercetător postdoctoral la Institutul Earlham, a condus acest studiu complex. El a explicat contextul în care echipa sa a dat peste această ciudățenie a naturii.
„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 reprezintă acest misterios microorganism?
Specia descoperită la Oxford se încadrează în familia uriașă a protistelor. Această încrengătură este celebră printre biologi pentru diversitatea ei derutantă. Unele forme sunt invizibile cu ochiul liber, precum algele unicelulare sau amibele. Altele pot forma structuri masive, cum sunt algele roșii gigantice din oceane. Pentru a oferi un context mai bun, liderul studiului a oferit detalii despre dificultatea clasificării acestor vietăți.
„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 este această descoperire genetică atât de neobișnuită?
Mecanismul prin care funcționează viața se bazează pe reguli stricte. Instrucțiunile din ADN sunt copiate în molecule de ARN. Ulterior, aceste instrucțiuni sunt traduse în aminoacizi, cărămizile care construiesc proteinele esențiale vieții. Acest proces de asamblare are nevoie de semnale clare pentru a se opri la timp. În aproape toată lumea vie, există trei secvențe de cod care acționează ca frâne celulare. Aceste „semne de punctuație” genetice se numesc codoni stop și sunt codificate TAA, TAG și TGA.
Aceste reguli erau considerate aproape universale. Când mai apăreau excepții în natură, modificările erau previzibile. Secvențele TAA și TAG se schimbau împreună pentru a genera fix același aminoacid. Microorganismul PL0344 sfidează însă total această logică biologică. În interiorul lui, doar codonul TGA funcționează ca semnal de oprire. Celelalte două secvențe au primit o cu totul altă misiune. Codonul TAA dictează acum producerea de lizină, în timp ce TAG generează acid glutamic. Celula s-a adaptat ingenios și a multiplicat numărul codonilor TGA pentru a se asigura că procesul de citire a genelor se oprește totuși în siguranță.
„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.”
Va schimba această excepție modul în care înțelegem biologia?
Aceste deviații neașteptate dovedesc faptul că sistemele celulare sunt mult mai adaptabile decât se credea anterior. Echipa britanică a confirmat validitatea noilor reguli analizând atent genele și transcriptomul celulei. Studii suplimentare realizate mai târziu au dovedit că și alte microorganisme din aceeași categorie folosesc strategii de supraviețuire absolut similare.
În prezent, experții cheltuiesc resurse masive pentru a rescrie codul genetic în laboratoare. Scopul este dezvoltarea unor tratamente revoluționare și a unor noi materiale medicale. Evoluția a realizat însă deja aceste experimente complexe în secret. Ciliatele demonstrează clar că natura este capabilă de inovații tehnice uimitoare de una singură. Dr. Jamie McGowan a tras o concluzie clară asupra viitorului cercetării în domeniu.
„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.”
Misterul genetic al umanității: Ce se ascunde în fragmentele de ADN necunoscut din corpul nostru
