Тајна генома бубашваба: Милионима година стар пакт са бактеријама

Бубашвабе се дуго сматрају створењима која могу да преживе готово све, делимично захваљујући свом ДНК који кодира читав арсенал трикова за опстанак, од неутрализације токсина до регенерације удова.

Студија коју су водили истраживачи са Универзитета у Сиднеју баца ново светло на геном бубашваба. Изгледа да су ови инсекти позајмили огромне количине ДНК од потпуно друге врсте – бактерије Blattabacterium cuenoti. Иако је раније било познато да ова бактерија живи унутар ћелија бубашваба и помаже у рециклирању азота, до сада се није знало да је свом домаћину пренела десетине хиљада фрагмената свог генетског кода.

Овај процес, технички познат као хоризонтални пренос гена (ХГТ), честа је појава међу бактеријама и микроорганизмима. Иако постоје докази о његовом постојању и код сложених животиња и биљака (еукариота), сматрало се да је далеко ређи.

Анализирајући геноме 18 врста бубашваба и термита, истраживачи су пронашли укупно 40.485 делова бактеријског ДНК. Пре овог открића, највећи број хоризонтално пренесених гена пронађен код једног еукариота био је мањи од 300.

„Наши налази указују на свеприсутан ХГТ у геномима еукариота, са потенцијално далекосежним импликацијама на адаптацију и специјацију“, наводе истраживачи у раду објављеном у часопису ПНАС.

Генетски арсенал за преживљавање

Ово откриће надовезује се на ранија сазнања о изузетним способностима бубашваба. Америчка бубашваба Periplaneta americana, на пример, поседује један од највећих генома међу инсектима, који са 3,38 милијарди базних парова парира људском геному по величини.

Кључ њихове отпорности лежи у великом броју гена повезаних са детоксикацијом, што им омогућава да се хране трулим материјалом и преживе у загађеним срединама, као и да развију отпорност на инсектициде. Поред тога, поседују снажан имуни систем за борбу против патогена и изузетно развијен систем за детекцију хране, са преко 500 рецептора за укус, што им помаже да избегну токсичне материје.

Док се гени обично преносе са једне генерације на другу, хоризонтални пренос се дешава када су ћелије различитих врста у веома блиском контакту. У овом случају, ћелије бубашваба су апсорбовале слободне делове ДНК бактерије B. cuenoti.

За еукариоту који апсорбује генетски материјал, то може значити да његов геном временом постаје свестранији и робуснији, стичући молекуларне моћи које иначе не би имао. Неки од пронађених фрагмената су изузетно стари, а истраживачи процењују да су опстали најмање 28,7 милиона година унутар генома ових инсеката, што снажно указује да имају важну функционалну улогу.

Еволуција уз човека и будућност истраживања

Међутим, важно је нагласити да научници још увек не знају шта тачно ови пренесени делови ДНК раде, ако уопште имају функцију. Могуће је да су корисни, потпуно неутрални, или чак благо штетни, али не довољно да би их еволутивни притисци елиминисали.

„Постојаност бројних фрагмената током милиона година указује да су можда преузели функционалне улоге, да су ефективно неутрални, или само незнатно штетни", објашњавају истраживачи.

Разумевање ових механизама кључно је за развој ефикаснијих метода контроле штеточина, посебно имајући у виду врсте попут немачке бубашвабе (Blattella germanica), која је еволуирала пре само 2.100 година и проширила се светом искључиво захваљујући људским миграцијама, развијајући успут отпорност на бројне инсектициде.

Како технике анализе и научно разумевање напредују, почињемо да увиђамо да је хоризонтални пренос гена можда много чешћи него што се мислило, нарочито код животиња које живе у симбиози са бактеријама.

Будућа истраживања генома бубашваба, али и других врста, уз помоћ технологија попут уређивања гена CRISPR-Cas9, помоћи ће да се открију функционални ефекти „позајмљеног" ДНК, пружајући свеобухватније разумевање начина на који хоризонтални пренос гена обликује еволуцију живота на Земљи.