Descoperire uluitoare: o formă microscopică de viață încalcă regulile geneticii

O descoperire făcută aproape din întâmplare într-un laborator din Marea Britanie îi obligă pe oamenii de știință să regândească una dintre regulile considerate fundamentale ale biologiei moderne. Un microorganism microscopic găsit într-un iaz din parcurile University of Oxford pare să interpreteze codul genetic într-un mod nemaivăzut până acum, încălcând ceea ce cercetătorii credeau că este aproape universal valabil pentru toate formele de viață de pe Pământ.

Descoperirea a fost realizată de o echipă de la Earlham Institute, în timp ce cercetătorii testau o metodă nouă de secvențiere a ADN-ului pentru celule individuale. Experimentul părea unul strict tehnic, fără mize spectaculoase, însă analiza unui organism unicelular prelevat dintr-un iaz aflat în apropierea University of Oxford a produs surpriza.

Forma microscopică de viață, identificată ulterior ca o specie necunoscută până acum, a primit denumirea științifică Oligohymenophorea sp. PL0344 și aparține grupului ciliatelor, organisme unicelulare care trăiesc mai ales în medii acvatice.

Rezultatele cercetării au fost publicate în revista științifică PLOS Genetics, în cadrul proiectului Darwin Tree of Life. Studiul a fost coordonat de cercetătorul Jamie McGowan, care a explicat că descoperirea a fost una complet accidentală.

„Este pur noroc că am ales acest protist pentru a testa linia noastră de secvențiere, și asta arată pur și simplu ce se află acolo, subliniind cât de puține știm despre genetica protistelor”, a declarat cercetătorul.

Ce este microorganismul descoperit într-un iaz de la Oxford

Specia descoperită face parte din marea familie a protistelor, unul dintre cele mai misterioase și greu de clasificat grupuri de organisme vii. Protistele sunt organisme eucariote – adică au celule complexe, cu nucleu –, însă nu sunt nici animale, nici plante, nici ciuperci.

Unele sunt atât de mici încât nu pot fi observate fără microscop, precum amibele sau anumite alge unicelulare, în timp ce altele pot ajunge la dimensiuni impresionante, cum sunt algele gigantice din oceane.

Jamie McGowan a explicat că tocmai această diversitate uriașă face ca protistele să fie extrem de greu de încadrat într-o categorie clară.

„Definiția unui protist este vagă – în esență este orice organism eucariot care nu este animal, plantă sau ciupercă. Aceasta este evident foarte generală, și asta pentru că protistele sunt un grup extrem de variabil. Unele sunt mai strâns înrudite cu animalele, altele mai strâns înrudite cu plantele. Există vânători și pradă, paraziți și gazde, înotători și sedentari, și există cele cu diete variate în timp ce altele fotosintetizează. Practic, putem face foarte puține generalizări”, a explicat coordonatorul studiului.

Anomalia genetică care i-a uimit pe cercetători

Ceea ce i-a șocat însă pe cercetători nu a fost existența organismului în sine, ci modul complet neobișnuit în care acesta interpretează instrucțiunile genetice.

În mod normal, funcționarea vieții urmează un mecanism aproape identic pentru toate organismele. ADN-ul conține instrucțiunile genetice, acestea sunt copiate în ARN, iar apoi sunt transformate în aminoacizi, „cărămizile” care formează proteinele necesare organismelor vii.

Pentru ca procesul să se încheie corect, există trei secvențe speciale în codul genetic, cunoscute drept „codoni stop”: TAA, TAG și TGA. Rolul lor este să transmită celulei momentul în care trebuie să se oprească producerea unei proteine.

Până acum, cercetătorii considerau că aceste reguli sunt aproape universale. Chiar și în rarele cazuri în care apăreau modificări, codonii TAA și TAG se schimbau împreună și produceau același aminoacid.

Însă microorganismul descoperit la Oxford funcționează diferit.

În interiorul celulei sale, doar codonul TGA mai păstrează rolul clasic de semnal de oprire. Ceilalți doi codoni au fost „rescrişi” de evoluție și au primit funcții complet noi. Astfel, TAA produce lizină, iar TAG produce acid glutamic.

Mai mult, pentru a evita erorile în timpul citirii informației genetice, organismul a dezvoltat un mecanism suplimentar: multiplicarea codonilor TGA, astfel încât procesul biologic să poată fi oprit în siguranță, scrie gadgetreport.ro.

„În aproape fiecare alt caz de care știm, TAA și TAG se schimbă în tandem. Când nu sunt codoni stop, fiecare specifică același aminoacid. Acest lucru este extrem de neobișnuit. Nu cunoaștem niciun alt caz în care acești codoni stop sunt legați de doi aminoacizi diferiți. Încalcă unele dintre regulile pe care credeam că le cunoaștem despre translația genelor – acești doi codoni se credea că sunt cuplați”, au explicat cercetătorii.

Descoperirea care ar putea schimba genetica modernă

Pentru comunitatea științifică, implicațiile descoperirii sunt uriașe. Ea sugerează că mecanismele fundamentale ale vieții sunt mult mai flexibile decât se credea până acum și că evoluția poate „rescrie” reguli considerate aproape imposibil de modificat.

Oamenii de știință britanici au confirmat noile reguli genetice prin analize detaliate ale genelor și transcriptomului organismului. Ulterior, alte cercetări au indicat că și microorganisme similare folosesc mecanisme apropiate pentru a supraviețui.

Descoperirea vine într-un moment în care laboratoarele din întreaga lume investesc miliarde în dezvoltarea unor coduri genetice artificiale. Cercetătorii încearcă să creeze organisme programate genetic pentru tratamente medicale revoluționare, terapii împotriva cancerului sau materiale biologice noi.

Însă natura pare că a ajuns acolo cu mult înaintea oamenilor.

Ciliatele precum PL0344 demonstrează că evoluția poate produce soluții biologice incredibil de sofisticate fără tehnologie modernă sau intervenție umană.

„Oamenii de știință încearcă să creeze noi coduri genetice – dar acestea se găsesc și în natură. Există lucruri fascinante pe care le putem găsi, dacă le căutăm. Sau, în acest caz, când nu le căutăm”, a declarat Jamie McGowan.