Genom quruluşu – genlərin orqanizmdə DNT ardıcıllığı daxilində necə təşkil edildiyi – orqanizmlərin prosesləri və funksiyaları üçün əsasdır.

Tokio Universitetində bir qrup kiçik “atlanan genləri” və ya daxiletmə ardıcıllığı kimi tanınan DNT ardıcıllığını hədəf alan bakterial genom strukturunda dəyişikliklərin təkamülünü idarə etmək və sürətləndirmək üçün bir sistem hazırlayıb. Tədqiqat Nucleic Acids Research jurnalında dərc olunub .

“Təkamül haqqında bildiklərimizin çoxu keçmişi öyrənməkdən irəli gəlir. Lakin mitoxondrilərin və ya digər orqanoidlərin mənşəyi kimi bəzi hadisələr çox az iz buraxır və onların necə baş verdiyini yenidən qurmağı çətinləşdirir”, – Yuki Kanai izah edib.

“Digər tərəfdən, laboratoriyada orqanizmləri təkmilləşdirən təcrübələr adətən yalnız kiçik genetik dəyişiklikləri əhatə edir. Bizim tədqiqatlarımız bakteriyalarda genom təkamülünü sürətləndirərək bu boşluğu aradan qaldırır və bizə genom strukturunda genişmiqyaslı dəyişiklikləri birbaşa müşahidə etməyə imkan verir.”

Tədqiqatçılar tez-tez nisbətən kiçik ölçüləri və konsistensiyaları ilə fiziologiya, ekologiya və təkamüldəki dəyişiklikləri modelləşdirmək üçün faydalı olan bakterial genomları öyrənirlər. Yerləşdirmə ardıcıllığının (İS) bir genomda “sıçraması” və ya mövqeyini dəyişdirməsi məlumdur və bakterial genom strukturunda təkamül dəyişikliklərinin kəskin sürücüsüdür . Bu cür dəyişikliklər mutasiyalar və ya onların geri çevrilməsi ilə nəticələnə bilər və genomun şəxsiyyətini və ya ölçüsünü dəyişdirə bilər.

Adi şəraitdə yavaş temp və dəyişən ətraf mühit şəraiti İS-lərin təkamüldə dəqiq rolunu təcrid etmək üçün məhdudiyyətlər qoyur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747146274&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-genes-bacterial-evolution-laboratory.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy45MyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNi4wLjcxMDMuOTMiXSxbIkdvb2dsZSBDaHJvbWUiLCIxMzYuMC43MTAzLjkzIl0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747146274651&bpp=1&bdt=265&idt=52&shv=r20250508&mjsv=m202505070201&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747146253%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747146253%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747146253%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1620123570657&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1863&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092113%2C31092197%2C31092369%2C95353387%2C95354562%2C95354565%2C31092328&oid=2&pvsid=1257174328809134&tmod=430338225&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=60

Biotexnologiya və mikrobiologiya üçün vacib olan geniş şəkildə öyrənilmiş model orqanizm olan Escherichia coli-də (E. coli) IS transpozisiyası adətən ildə bir dəfə (və ya bir neçə min nəsildən bir) baş verir. Kanai və komanda E. coli-də yüksək aktivliyə malik İS-lərin çoxsaylı nüsxələrini təqdim etməklə dəyişiklikləri sürətləndirməyin yolunu tapdılar.

Kanai deyir ki, onların metodu üçün ilham mənbəyi həşəratların təkamülünü araşdıran tədqiqatçılarla təsadüfi əməkdaşlıqdan qaynaqlanır.

“Bəzi həşəratlarla əlaqəli bakteriyaların kiçik genomları var, onların sərbəst yaşayan qohumlarının onda biri ölçüsündə transpozonlar adlanan çoxlu “sıçrayan genlər” var. Bu transpozonlar DNT-ni kəsərək və yenidən qarışdırmaqla genomun kiçilməsinə kömək etmiş ola bilər. Bu, bizi DNT-ni sürətlə simulyasiya etmək üçün transpozonlardan istifadə edib-etməyəcəyimizi düşündürdü.”

Təcrübələrdə test orqanizmləri cəmi 10 həftə ərzində öz DNT-lərində tez bir zamanda dəyişikliklər topladılar – təxminən 25 yeni mobil genetik element daxil edildi və genom ölçüsündə 5%-dən çox artım və ya azalma – təbiətdə adətən onilliklər ərzində baş verənlərə bənzər bir nisbət.

Tez-tez kiçik silinmələrin və nadir böyük təkrarlamaların aşkar edilmiş qarşılıqlı əlaqəsi, silinmə meylinin sadə nəticəsi kimi genomun azalmasına baxışı keçici genişlənmələri nəzərə alan daha nüanslı bir şəkilə yeniləyir.

Yüksək IS aktivliyi struktur variantları və kompozit transpozonların yaranması ilə nəticələndi, İS və kompozit transpozonlar üçün potensial təkamül yollarını işıqlandırdı.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Nəticələr gələcək laboratoriya təcrübələrində IS daxiletmələrinin, genom ölçüsü dəyişikliklərinin və yenidən qurulmasının fitnes təsirlərini öyrənmək üçün əla istinaddır.

Kanai, “Gözlənilməz olaraq, araşdırmamız transpozonların təkamülünə də işıq saldı” dedi. “Bu mobil genetik elementlər bakterial genomları formalaşdırmaq üçün yaxşı tanınır , lakin onların təkamül davranışı çox az diqqət çəkdi və açıq şəkildə daha çox araşdırmaya layiqdir.”

Gələcək imkanlardan həyəcanlanan Kanai, “İndi laboratoriyada genom təkamülünü sürətləndirməyin mümkün olduğunu göstərdiyimizə görə , bu sistemi daha geniş suallara tətbiq etməyə can atırıq. Məsələn, əməkdaşlıq hansı şəraitdə inkişaf edir – ya bakteriyalar, ya da bakteriyalar və onların sahibləri arasında?”

Kanai üçün bu cür cavablar təbiətin bioloji mürəkkəbliyi idarə etmək prosesinin arxasında duran prinsipləri anlamaq üçün uzunmüddətli xəyalın bir hissəsini təşkil edir.

“Mən ümid edirəm ki, bir gün həyatın necə mürəkkəbləşdiyini üzə çıxarmaq üçün sadə orqanizmlər yaradacağam və təkamül edəcəyəm. Bu, həmçinin arzu olunan funksiyalara nail olmaq üçün təkamül yolu ilə incə tənzimləmə tələb edən, birbaşa dizaynı çətin olan yüksək mürəkkəb üzvi materialların mühəndisliyinə imkan verə bilər.”

Daha çox məlumat: Yuki Kanai və digərləri, Yerləşdirmə ardıcıllığının aktivləşdirilməsi yolu ilə bakterial genom strukturunun laboratoriya təkamülü, Nuklein turşularının tədqiqatı (2025). DOI: 10.1093/nar/gkaf331 . bioRxiv- də : www.biorxiv.org/content/10.110 … /2024.07.14.599650v1

Jurnal məlumatı: Nuklein turşularının tədqiqatı , bioRxiv  

Tokio Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir