O „celulă minimală” artificială, căreia i s-a îndepărtat majoritatea genelor, cu excepția celor esențiale, poate evolua la fel de rapid ca o celulă normală. Descoperirea arată faptul că organismele se pot adapta rapid, chiar și atunci când ele au un genom nenatural, care oferă puțină flexibilitate.
„Se pare că evoluția vieții este robustă. Putem îndepărta toate structurile neesențiale fără a afecta evoluția celulei”, a declarat Jay T. Lennon din cadrul Universității Indiana din Bloomington.
Lennon și echipa sa au studiat o bacterie, denumită Mycoplasma mycoides. Aceasta este un parazit care trăiește în intestinele diverselor animale, precum vacile. Deoarece primește majoritatea nutrienților de la gazda sa, M. mycoides a pierdut, în mod natural, foarte multe gene.
În anul 2016, o echipă de cercetători conduși de Craig Venter din cadrul Institutului J. Craig Venter din California au raportat faptul că au diminuat și mai mult genomul bacteriei, de la 901 gene, la doar 493. Organismul sintetic rezultat, M. mycoides JCVI-syn3B, are un „genom minim”. Acesta este cel mai mic genom al unui organism viu cunoscut.
- mycoides JCVI-syn3B poate crește și se poate diviza normal, dar Lennon a dorit să studieze efectele diminuării genelor pe termen lung. Pentru a supraviețui, speciile trebuie să evolueze. Totuși, se pare că celula minimală ar putea avea probleme în acest sens.
„Fiecare genă din genomul său este esențială. Celula are zero grade de libertate. Drept urmare, orice mutație ar putea să fie dăunătoare”, a declarat Lennon.
Echipa lui Lennon a început studiul prin stabilirea faptului că celula minimală ar putea suferi mutații în continuare. Aceasta poate muta în așa fel încât, chiar și în cazul unei populații de doar 10 milioane, fiecare „literă” genetică ar trebui să se modifice de peste 250 de ori timp de peste 2.000 de generații.
Echipa de cercetare a crescut o cultură de M. mycoides JCVI-syn3B în laborator. Ulterior, aceștia au lăsat specimenele evolueze liber timp de 300 de zile.
După aceea, echipa a organizat o serie de experimente. În unele, celulele minimale care evoluaseră timp de 300 de zile au fost confruntate cu bacteria M. mycoides originală, non-minimală. În cadrul altor experimente, celulele non-minime au crescut odată cu celule minime care nu evoluaseră de 300 de zile.
În toate experimentele, echipa a plasat cantități egale de tulpini evaluate într-un container și a observat care dintre ele s-au adaptat mai bine.
„Bacteria minimală neevoluată a fost „cu adevărat bolnavă” și a fost ușor întrecută de versiunea non-minimală. Totuși, versiunea care evoluase timp de 300 de zile a funcționat mult mai bine, recuperând 80% din starea de sănătate pierdută”, a declarat Lennon.
„În mod crucial, echipa a identificat genele care s-au schimbat cel mai mult în timpul acestor experimente de evoluție”, a declarat Zan Luthey-Schulten din cadrul Universității Illinois din Urbana-Champaign, care nu a fost implicat în studiu.
