Wissenschaftler beschleunigen Genom-Evolution in Bakterien und erschließen Potenzial für fortschrittliche Bioengineering

Ein Team der Universität Tokio hat ein bahnbrechendes System entwickelt, um die Evolution der bakteriellen Genomstruktur zu kontrollieren und zu beschleunigen. Diese Innovation zielt auf kleine "springende Gene" oder DNA-Sequenzen ab, die als Insertionssequenzen (ISs) bekannt sind, und ermöglicht es Forschern, großflächige Veränderungen in der Genomstruktur direkt zu beobachten. Die Inspiration kam von insektenassoziierten Bakterien mit winzigen Genomen, was das Team dazu veranlasste, die DNA-Neuanordnung schnell zu simulieren. In Experimenten akkumulierten die Testorganismen Veränderungen in ihrer DNA mit einer Geschwindigkeit, die derjenigen ähnelt, die normalerweise über Jahrzehnte in der Natur auftritt. Diese Beschleunigung ermöglicht es Wissenschaftlern, die Fitnesseffekte von IS-Insertionen, Genomgrößenänderungen und Umlagerungen in Laborumgebungen zu untersuchen. Yuki Kanai von der Graduate School of Science der Universität Tokio merkte an, dass diese Studie auch Licht auf die Evolution der Transposons selbst wirft. Kanai plant, dieses System auf breitere Fragen anzuwenden, beispielsweise um die Bedingungen zu verstehen, unter denen sich die Kooperation zwischen Bakterien oder zwischen Bakterien und ihren Wirten entwickelt. Letztendlich könnte diese Forschung die Entwicklung hoch entwickelter organischer Materialien ermöglichen, die schwer direkt zu entwerfen sind und eine evolutionäre Feinabstimmung erfordern, um die gewünschten Funktionen zu erreichen.