Mogłoby się wydawać, że prawa genetyki są stałe i uniwersalne, ale DNA mikroskopijnego stworzenia należącego do królestwa protistów udowadnia, że nauka ciągle się zmienia.
Odkrycie było dość nieoczekiwane – dr Jamie McGowan z Earlham Institute i zespół uczonych z Uniwersytetu Oksfordzkiego początkowo pracowali nad nowym sposobem sekwencjonowania bardzo małych ilości DNA, np. z organizmów jednokomórkowych. Postanowili przetestować tę metodę na protiście ze słodkowodnego stawu w jednym z oksfordzkich parków.
Czytaj też: Ile mamy komórek w organizmie? Te liczby nie są przypadkowe!
Kiedy jednak badacze przyjrzeli się kodowi genetycznemu, protista Oligohymenophorea sp. PL0344 okazała się nowym gatunkiem z mało prawdopodobną zmianą w sposobie translacji jego DNA na białka. Szczegóły opisano w czasopiśmie PLOS Genetics.
Dr Jamie McGowan mówi:
To zwykłe szczęście, że wybraliśmy ten organizm do przetestowania naszej metody sekwencjonowania, co po prostu pokazuje, jak mało wiemy o genetyce protistów.
Protisty to bardzo dziwne organizmy
Protisty to jedno z pięciu królestw, które – w największym uproszczeniu – obejmuje wszystkie organizmy jądrowe, które nie są zwierzętami, roślinami ani grzybami. Zgodnie z obowiązującą wiedzą, należy tu zbiór taksonów o różnych powiązaniach filogenetycznych. Nie ma żadnej zaawansowanej cechy ewolucyjnej, która wyróżniałaby protisty od pozostałych eukarionków. Większość protistów to jednokomórkowce, ale zdarzają się organizmy wielokomórkowe, a nawet zbliżone do tkankowego poziomu organizacji.
Czytaj też: Niesamowite! Nie ma tam ludzi, ale geny bakterii już się zadomowiły
Dr Jamie McGowan wyjaśnia:
Jest to niezwykle zmienna grupa. Niektóre są bliżej spokrewnione ze zwierzętami, inne z roślinami. Są myśliwi i ofiary, pasożyty i żywiciele, pływacy i opiekunowie, są też takie protisty, którzy stosują zróżnicowaną dietę, a inne dokonują fotosyntezy. Zasadniczo nie możemy dokonać zbyt wielu uogólnień.
Jeżeli chodzi o Oligohymenophorea sp. PL0344 to jest przedstawicielem typu orzęsek, które można znaleźć dosłownie wszędzie, gdzie jest woda. Orzęski są ciekawe także z genetycznego punktu widzenia z powodu przepisania roli jednego lub większej liczby kodonów terminacyjnych. Tak określa się kodony (trójki nukleotydów) TAA, TAG i TGA, które jest znakiem stop, który niesie informację o zakończeniu translacji, czyli syntezy białka.
Zmiany w kodzie genetycznym są niezwykle rzadkie. Spośród kilku zgłoszonych do tej pory wariantów kodu genetycznego, kodony TAA i TAG praktycznie zawsze mają tę samą translację, co sugeruje, że ich ewolucja jest sprzężona.
Dr Jamie McGowan wyjaśnia:
W prawie każdym innym znanym nam przypadku TAA i TAG zmieniają się w tandemie. Jeśli nie są to kodony stop, każdy z nich określa ten sam aminokwas.
Ale samo DNA to tylko plan funkcjonowania organizmu. Aby mogło ono zostać odczytane, najpierw ulega transkrypcji (przepisaniu) na kopię RNA. Jest ona przenoszona do innego obszaru komórki, gdzie ulega translacji na aminokwasy, które łączą się i tworzą trójwymiarową cząsteczkę. Proces translacji rozpoczyna się od kodonu start DNA (ATG) i kończy się na kodonie stop (zwykle TAA, TAG lub TGA).
Czytaj też: Na Syberii obudzili organizmy sprzed kilkudziesięciu tysięcy lat
Ale u Oligohymenophorea sp. PL0344, tylko TGA działa jako kodon stop, chociaż w DNA orzęsków jest więcej kodonów TGA, niż oczekiwano, co kompensuje utratę dwóch pozostałych. Zamiast tego TAA określa lizynę, a TAG określa kwas glutaminowy.
Dr Jamie McGowan podsumowuje:
To niesamowite. Nie jest nam znany żaden inny przypadek, w którym te kodony stop są połączone z dwoma różnymi aminokwasami. Łamie to niektóre zasady, które myśleliśmy, że znamy na temat translacji genów – uważano, że te dwa kodony są sprzężone.
Anomalia występująca u Oligohymenophorea sp. PL0344 może posłużyć jako inspiracja dla przyszłych odkryć genetycznych.