Новий тип мобільних елементів дозволив кишковим бактеріям засвоювати вітамін B12 та інші корриноїди - йдеться в дослідженні, опублікованому в журналі. Виявлені елементи містять послідовності генів-транспортерів вітаміну і здатні поширюватися в спільноті кишкових бактерій мишей.
Бактерії типу можуть становити до 80 відсотків мікроорганізмів у кишковому мікробіомі, їх роботу пов'язують з метаболізмом, розвитком ожиріння і запаленням кишківника. Щоб колонізувати товсту кишку, бактерії проходять відбір по пристосованості - закріплюються, наприклад, ті штами, які здатні краще засвоювати поживні речовини. Для отримання переваги перед сусідами, бактерії нерідко користуються горизонтальним перенесенням генів - вбудовують у свою ДНК корисні гени інших мікроорганізмів. У цьому їм можуть допомагати кон'югативні мобільні елементи - послідовності, які можуть не тільки переміщатися всередині одного геному, а й подорожувати з організму в організм. Детальніше про горизонтальне перенесення ми писали в матеріалі «Поверх бар'єрів».
Один з поживних ресурсів, за які конкурують бактерії кишківника, - вітамін B12 і схожі на нього речовини - кориноїди. Показано, що ці речовини так чи інакше беруть участь у метаболізмі майже 80 відсотків бактерій мікробіома, і більшість з них отримує речовини ззовні. Саме тому мікроорганізми, що містять білки-переносники кориноїдів у мембрані, отримують конкурентну перевагу перед іншими штаммами. Попередні дослідження вказують на те, що гени переносників отримали під час горизонтального перенесення, проте механізми цього процесу досі не були зрозумілі.
Дослідники з університету Іллінойсу в Ербана-Шампейн під керівництвом Кеті Фрай (Katie A. Frye) вивчили роль мобільних елементів у горизонтальному перенесенні генів цих мембранних білків. Для цього вони проаналізували 133 геноми бактерій типу і виявили там 19 імовірних мобільних елементів, які містили транспортери кориноїдів. За допомогою марківського алгоритму кластеризації автори розділили послідовності на три сімейства з еволюційного споріднення. Серед них виявилося два кон'югативних транспозони - вільних кільцевих молекул ДНК, а також ДНК фагу - бактеріального вірусу.
Після цього з послідовностями одного з сімейств біологи провели експерименти з кон'югації - переміщення з однієї бактерії в іншу. У штучному середовищі дослідники змішали донорів - бактерій, що містять мобільні елементи, і реципієнтів - мікроорганізмів без них. Після цього успішних реципієнтів порахували за сприйнятливістю до B12, оскільки мобільний елетент містить транспортер вітаміну. Оскільки кишечник тварин не схожий на штучне рідке середовище, здатність елементів передаватися від бактерії до бактерії дослідники також підтвердили в експериментах з мишами - послідовності успішно передавалися новим бактеріям.
Горизонтальне перенесення генів буває не тільки у бактерій, а й у більш розвинених істот. Так, нещодавно вченим вдалося виявити гени рослин у комах. Тютюнові білокрилки привласнили собі рослинний ген, щоб захиститися від токсинів.