Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
Геномика показала также большую роль, которую играли мобильные элементы в эволюции бактерий. Например, в хромосомах Bacillus halodurans и цианобактерии Synechocystis обнаруживаются около 100 генов транспозаз и их фрагментов (Takami et al., 2000; Kaneko et al., 1996). У Sinorhizobium meliloti эти гены составляют около 2% генома (Capela et al., 2001). /5-подобные элементы обнаружены и в хромосоме высокорадиорезистентных Deinococcus radiodurans (White et al., 1999). Наконец, в хромосоме Bacillus subtilis были выявлены, по крайней мере, 10 профагов или их фрагментов (Kunst et al., 1997), что указывает на участие трансдуцирующих фагов в эволюции этой бактерии.
В то же время ограниченный круг секвенированных геномов (он включает в себя в основном геномы патогенов человека и животных и бактерий, связанных с культивируемыми человеком растениями) не позволяет оценить роль ГПГ в популяционной динамике и эволюции бактерий окружающей среды, остаются не ясны масштабы, распространенность и движущие силы этого процесса. Современная геномика не позволяет сделать заключений и о конкретных механизмах ГПГ, которые оказываются “скрытыми” последующими перестройками генома и мутационным процессом. Даже выводы геномики об источниках “генов-пришельцев” далеко не всегда кажутся обоснованными, например, часто не учитывается возможность существования общего предка или возможность конвергентной эволюции белков (Fraser et al., 2000). Ряд исследователей даже полагают, что в работах, цитированных выше, роль ГПГ в эволюции живых организмов явно завышена (Glansdorf, 2000; Kurland, 2000).
В будущем непрерывно продолжающееся увеличение количества секвенированных геномов, по-видимому, расширит современное представление
о роли ГПГ в эволюции бактерий и даст новые примеры возможных ГПГ. Однако для выявления распространенности ГПГ в популяциях бактерий, его конкретных механизмов у разных видов бактерий, особенно бактерий окружающей среды, и движущих сил этого процесса необходимо сравнение геномов различных бактерий из разных популяций, в том числе близких систематически, и обитающих в отличающихся экологических условиях и в географически удаленных регионах. Коллекция бактерий, устойчивых к соединениям ртути, созданная в нашей лаборатории, удовлетворяет всем этим требованиям и подготовлена к такой работе.
140
Интересно отметить, что в Японии недавно начаты и проводятся широким фронтом работы по изучению ГПГ на примере игег-оперонов из бактерий залива Минамата.
Наш подход заключается в поиске и анализе только бесспорных фактов относительно недавнего (в масштабах эволюции) ГПГ - когда у разных штаммов, видов, родов организмов удается обнаружить достаточно протяженные (длиной в сотни и более пар нуклеотидов) идентичные или почти идентичные нуклеотидные последовательности генов (менее 0,5% отличий), которые сами по себе достаточно дивергентны, т.е. в большинстве случаев значительно отличаются у разных организмов. Поэтому решение поставленных вопросов требует принципиального увеличения масштабов секвени-рования геномов (на порядки!). По-видимому, упрощение и удешевление методов автоматического секвенирования позволит проводить секвенирова-ние большого количества и значительно более протяженных фрагментов хромосомных и плазмидных геномов природных бактерий, чем это было возможно до недавнего времени.
Дальнейшее изучение проблемы ГПГ у бактерий окружающей среды должно быть направлено на выяснение прежде всего 1) вклада ГПГ в динамику генотипов популяций, 2) оценку скорости изменения генотипов, 3) механизмов этого явления. Полученные результаты, возможно, позволят прогнозировать влияние интродуцируемых человеком генно-инженерных эукариотических и прокариотических организмов на природные бактерии окружающей среды.
ЛИТЕРАТУРА
Богданова Е.С., Миндлин С.З., Каляева Э.С., Никифоров В.Г. Изучение горизонтального переноса генов устойчивости к ртути в природных популяциях бактерий с помо-шью антител к ртуть-редуктазам // Молекуляр. генетика, микробиология и вирусология, 1988. Т. 12. С. 16-23.
Каляева Э.С., Холодий Г.Я., Басс И.А. и др. Тп5037-Тп2/-подобный ртутный транспозон, обнаруженный у Thiobacillus ferrooxidans // Генетика. 2001. Т. 37. С. 1160-1164. Ломовская ОЛ., Никифоров В.Г. Нуклеотидные последовательности детерминант устойчивости к ртути бактерий, обитающих в ртутных месторождениях: обнаружение семейств рекомбинантных ртутных транспозонов в плазмидах бактерий рода Acinetobacter// Там же. 1988. Т. 24. С. 1539-1549.
Миндлин С.З., Горленко Ж.М., Басс И.А., Хачикян Н.А. Спонтанная трансформация в смешанных культурах различных видов Acinetobacter и при совместном росте Acinetobacter calcoaceticus с Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa // Там же. 1990. Т. 26. С. 1729-1739.
Миндлин С.З., Горленко Ж.М., Ломовская ОЛ. и др. Плазмиды, определяющие устойчивость к HgCl2 Acinetobacter: распространенность в различных ртутных месторождениях // Там же. 1986. Т. 22. С. 2684-2692.
Никифоров В.Г., Басс И.А., Богданова Е.С. и др. Распространение транспозонов устойчивости к ртути в природных популяциях бактерий // Молекуляр. биология. 1999. Т. 33. С. 55-62.
