Tajna genoma bubašvaba: Milionima godina star pakt sa bakterijama

Bubašvabe se dugo smatraju stvorenjima koja mogu da prežive gotovo sve, delimično zahvaljujući svom DNK koji kodira čitav arsenal trikova za opstanak, od neutralizacije toksina do regeneracije udova.

Studija koju su vodili istraživači sa Univerziteta u Sidneju baca novo svetlo na genom bubašvaba. Izgleda da su ovi insekti pozajmili ogromne količine DNK od potpuno druge vrste – bakterije Blattabacterium cuenoti. Iako je ranije bilo poznato da ova bakterija živi unutar ćelija bubašvaba i pomaže u recikliranju azota, do sada se nije znalo da je svom domaćinu prenela desetine hiljada fragmenata svog genetskog koda.

Ovaj proces, tehnički poznat kao horizontalni prenos gena (HGT), česta je pojava među bakterijama i mikroorganizmima. Iako postoje dokazi o njegovom postojanju i kod složenih životinja i biljaka (eukariota), smatralo se da je daleko ređi.

Analizirajući genome 18 vrsta bubašvaba i termita, istraživači su pronašli ukupno 40.485 delova bakterijskog DNK. Pre ovog otkrića, najveći broj horizontalno prenesenih gena pronađen kod jednog eukariota bio je manji od 300.

„Naši nalazi ukazuju na sveprisutan HGT u genomima eukariota, sa potencijalno dalekosežnim implikacijama na adaptaciju i specijaciju“, navode istraživači u radu objavljenom u časopisu PNAS.

Genetski arsenal za preživljavanje

Ovo otkriće nadovezuje se na ranija saznanja o izuzetnim sposobnostima bubašvaba. Američka bubašvaba Periplaneta americana, na primer, poseduje jedan od najvećih genoma među insektima, koji sa 3,38 milijardi baznih parova parira ljudskom genomu po veličini.

Ključ njihove otpornosti leži u velikom broju gena povezanih sa detoksikacijom, što im omogućava da se hrane trulim materijalom i prežive u zagađenim sredinama, kao i da razviju otpornost na insekticide. Pored toga, poseduju snažan imuni sistem za borbu protiv patogena i izuzetno razvijen sistem za detekciju hrane, sa preko 500 receptora za ukus, što im pomaže da izbegnu toksične materije.

Dok se geni obično prenose sa jedne generacije na drugu, horizontalni prenos se dešava kada su ćelije različitih vrsta u veoma bliskom kontaktu. U ovom slučaju, ćelije bubašvaba su apsorbovale slobodne delove DNK bakterije B. cuenoti.

Za eukariotu koji apsorbuje genetski materijal, to može značiti da njegov genom vremenom postaje svestraniji i robusniji, stičući molekularne moći koje inače ne bi imao. Neki od pronađenih fragmenata su izuzetno stari, a istraživači procenjuju da su opstali najmanje 28,7 miliona godina unutar genoma ovih insekata, što snažno ukazuje da imaju važnu funkcionalnu ulogu.

Evolucija uz čoveka i budućnost istraživanja

Međutim, važno je naglasiti da naučnici još uvek ne znaju šta tačno ovi preneseni delovi DNK rade, ako uopšte imaju funkciju. Moguće je da su korisni, potpuno neutralni, ili čak blago štetni, ali ne dovoljno da bi ih evolutivni pritisci eliminisali.

„Postojanost brojnih fragmenata tokom miliona godina ukazuje da su možda preuzeli funkcionalne uloge, da su efektivno neutralni, ili samo neznatno štetni", objašnjavaju istraživači.

Razumevanje ovih mehanizama ključno je za razvoj efikasnijih metoda kontrole štetočina, posebno imajući u vidu vrste poput nemačke bubašvabe (Blattella germanica), koja je evoluirala pre samo 2.100 godina i proširila se svetom isključivo zahvaljujući ljudskim migracijama, razvijajući usput otpornost na brojne insekticide.

Kako tehnike analize i naučno razumevanje napreduju, počinjemo da uviđamo da je horizontalni prenos gena možda mnogo češći nego što se mislilo, naročito kod životinja koje žive u simbiozi sa bakterijama.

Buduća istraživanja genoma bubašvaba, ali i drugih vrsta, uz pomoć tehnologija poput uređivanja gena CRISPR-Cas9, pomoći će da se otkriju funkcionalni efekti „pozajmljenog" DNK, pružajući sveobuhvatnije razumevanje načina na koji horizontalni prenos gena oblikuje evoluciju života na Zemlji.