Οι επιστήμονες ανακάλυψαν κατά λάθος μια μυστηριώδη – και ασυνήθιστα μεγάλη – δομή DNA βαθιά μέσα στη λάσπη στους υγρότοπους της Καλιφόρνιας. Η δομή, γνωστή ως “Borg”, πιθανότατα ανήκει σε έναν μονοκύτταρο οργανισμό και φέρει πολλά γονίδια που είναι άγνωστα στην επιστήμη. Δεν είναι απολύτως σαφές τι κάνουν αυτές οι τεράστιες χορδές DNA, αλλά μπορεί να βοηθήσουν στην υπερφόρτιση της ικανότητας των οργανισμών να διασπούν χημικές ουσίες στο έδαφος.
“Δεν με ενθουσίασε μια ανακάλυψη από το CRISPR”, έγραψε στο Twitter η ανώτερη συγγραφέας Jillian Banfield, γεωμικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. (Η CRISPR είναι η πρωτοποριακή τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας που βασίζεται σε έναν φυσικό αμυντικό μηχανισμό που βρίσκεται στα βακτήρια.) «Φανταστείτε μια παράξενη ξένη οντότητα, ούτε ζωντανή ούτε νεκρή, που αφομοιώνει και μοιράζεται σημαντικά γονίδια».
Ο γιος του Μπάνφιλντ πρότεινε να ονομάσουν τις δομές “Borgs” μετά από τους διάσημους εξωγήινους του Star Trek, οι οποίοι συγκεντρώνουν και αφομοιώνουν την τεχνολογία και τη γνώση άλλων εξωγήινων ειδών. Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους, τα οποία δεν έχουν ακόμη αξιολογηθεί από ομοτίμους, στη βάση δεδομένων εκτύπωσης bioRxiv.
Η Banfield και η ομάδα της ανακάλυψαν τα Borgs ενώ έσκαβαν βαθιά στους υγρότοπους της Καλιφόρνιας για θραύσματα DNA που εμπλέκονται στον κύκλο του άνθρακα, η διαδικασία με την οποία ο άνθρακας ανακυκλώνεται στο περιβάλλον, σύμφωνα με το Nature. Στη συνέχεια εντόπισαν 19 διαφορετικούς τύπους από την Καλιφόρνια και παρόμοιες περιοχές στο Κολοράντο.
Οι ερευνητές δεν γνωρίζουν ακόμη τι είναι αυτά τα Borgs ή τι κάνουν, αλλά πιστεύουν ότι οι παράξενες οντότητες πιθανότατα κατοικούν σε μονοκύτταρους οργανισμούς γνωστούς ως αρχαιά. Η πρώιμη μελέτη τους υποδηλώνει ότι οι νεοσυσταθείσες δομές είναι ένας τύπος εξωχρωμοσωμικού στοιχείου (ECE)-DNA αποθηκευμένο έξω από τα χρωμοσώματα ενός οργανισμού , που είναι σφιχτά συσκευασμένες δομές που φιλοξενούν την πλειοψηφία των γονιδίων ενός οργανισμού.
Τα μικρόβια μπορούν να μοιραστούν πολλά διαφορετικά ECE μεταξύ τους για να πραγματοποιήσουν χρήσιμες λειτουργίες που δεν είναι απαραίτητα “απαραίτητες”, όπως η αντοχή στα αντιβιοτικά, σύμφωνα με τη Nature. Οι κοινώς γνωστοί ECE είναι ιοί ή πλασμίδια, τα οποία είναι μικροσκοπικά μόρια DNA που μπορούν να βρεθούν σε βακτήρια (και σε άλλα κύτταρα) και τυπικά δίνουν κάποιο είδος γενετικού πλεονεκτήματος σε βακτήρια όπως η αντοχή στα αντιβιοτικά.
Το Borgs είναι “γιγαντιαίο σε μέγεθος”, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Basem Al-Shayeb, απόφοιτος ερευνητής του NSF στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϊ. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το DNA μπορεί να έχει μήκος έως και περίπου 1 εκατομμύριο ζεύγη βάσεων – τα δίδυμα νουκλεϊνικού οξέος που σχηματίζουν τις βαθμίδες του μορίου του DNA. Αυτό το μήκος τους κάνει περίπου το ένα τρίτο του μεγέθους των γονιδιωμάτων του ξενιστή τους.
“Τα γονίδιά τους είναι αρκετά διαφορετικά από αυτά που θα βρείτε σε ECEs που περιγράφηκαν προηγουμένως”, πρόσθεσε ο Al-Shayeb. Το DNA του Borg υπάρχει σε μια γραμμική και όχι στην παραδοσιακή κυκλική μορφή που βρίσκεται στα γονιδιώματα ιών και πλασμιδίων, είπε. Επιπλέον, έχουν ασυνήθιστα επαναλαμβανόμενες περιοχές, κάτι που δεν είναι κοινό χαρακτηριστικό που βρίσκεται στα γονιδιώματα ιών ή πλασμιδίων.
“Θα έλεγα ότι είναι πιο συναρπαστικά όχι επειδή οποιοδήποτε χαρακτηριστικό του Borg είναι απίστευτα μοναδικό, αλλά ο συνδυασμός αυτών των χαρακτηριστικών μαζί κάνει τους Borgs αξιοσημείωτους”, δήλωσε ο Al-Shayeb. Σχεδόν το 80% των γονιδίων Borgs έχουν «εντελώς άγνωστες λειτουργίες», πρόσθεσε.
Στο υπόλοιπο 20% του γονιδιώματος, διαπίστωσαν ότι οι μποργκοί είχαν αποκτήσει πολλά γονίδια που θα “αύξανε” τις δυνατότητες των ξενιστών τους. Για παράδειγμα, πιστεύουν ότι τα Borgs πιθανόν να ενισχύσουν τους μεταβολισμούς του ξενιστή τους αυξάνοντας την ικανότητα του ξενιστή να μεταβολίζει μεθάνιο.
Τα Borgs είναι σαν «turbo boosters» για τον μεταβολισμό του μεθανίου, έγραψε ο Banfield στο Twitter. “Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές κλιματικές επιπτώσεις.” Στο μέλλον, το Borgs θα μπορούσε ενδεχομένως να γίνει ένα χρήσιμο εργαλείο για τη δέσμευση αερίων του θερμοκηπίου από το περιβάλλον, συμφώνησε ο Al-Shayeb.
Διαπίστωσαν ότι τα Borgs είχαν επίσης γονίδια που μπορούν να βελτιώσουν την παραγωγή πρωτεϊνών, να ενισχύσουν τη σταθεροποίηση του αζώτου (ή τη διαδικασία με την οποία το άζωτο στον αέρα μετατρέπεται σε οργανικές ενώσεις που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι καλλιέργειες για να επιβιώσουν και να αναπτυχθούν) και να ενισχύσουν την εξωκυτταρική μεταφορά ηλεκτρονίων (μια διαδικασία που απαιτείται για τους οργανισμούς να αναπνέουν ενώσεις εκτός από το οξυγόνο). Αυτός είναι “επίσης ο λόγος που πιστεύουμε ότι βρήκαμε αυτά τα βαθιά υπόγεια σε εδάφη χωρίς οξυγόνο”, δήλωσε ο Al-Shayeb.
Σε όλα τα μέρη που βρήκαν Borgs, βρήκαν επίσης DNA που ανήκε στην αρχαία γνωστή ως Methanoperedens. Αυτό υποδηλώνει ότι τα Borgs μπορεί να υπάρχουν μέσα σε αυτά τα μικρόβια, αλλά οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν με βεβαιότητα γιατί δεν μπορούν να αναπτύξουν Methanoperedens στο εργαστήριο για να δοκιμάσουν την ιδέα. Όποια και αν είναι αυτή η δομή, είναι “αρκετά συναρπαστικό”, δήλωσε στην Science ο W. Ford Doolittle, ομότιμος καθηγητής στο Τμήμα Βιοχημείας και Μοριακής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Dalhousie στον Καναδά, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Ωστόσο, άλλοι δεν είναι τόσο πεπεισμένοι. Ο Mart Krupovic, αρχαιολόγος ιολόγος στο Ινστιτούτο Παστέρ στο Παρίσι, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, δήλωσε στο Chemical & Engineering News ότι τα Borgs μπορεί να μην είναι εντελώς μοναδικά αλλά μάλλον ένας τύπος γιγάντιου πλασμιδίου, επίσης γνωστό ως μεγαπλασμίδιο.
Ακόμα, “υπάρχουν τόσα πολλά που δεν γνωρίζουμε επί του παρόντος για τους Borgs”, δήλωσε ο Al-Shayeb. “Θα είναι μια μεγάλη περιπέτεια να μάθω περισσότερα γι ‘αυτούς”.
Ακολουθήστε μας στα κοινωνικά δίκτυα facebook, twitter, instagram, και στο Google news. Διαβάστε την e-enimerosi.com για να ενημερώνεστε για όλα τα νέα, από την Ελλάδα και τον κόσμο, κάνετε εγγραφή στην σελίδα και πατήστε το καμπανάκι για να ενημερώνεστε πρώτοι έγκαιρα και έγκυρα.