הגנים החברותיים קובעים-קשרים חברתיים וכישורים

חיידקי אי-קולי. מקור: ויקיפדיה. צילום ועיבוד באדיבות Eric-Erb and Christopher-Pooley-US-Agricultural-Research-Service
חיידקי אי-קולי. מקור: ויקיפדיה. צילום ועיבוד באדיבות Eric-Erb and Christopher-Pooley-US-Agricultural-Research-Service

קשרים חברתיים וכישורים-  בחיידקים- הגנים החברותיים קובעים

מה משמעותם של קשרים חברתיים להצלחה בהשרדות? מחקרים חדשים שנערכים בנושא השתלבות של גנים מהסביבה בחיידקים, עשויים לספק תשובה לשאלה זו, הרלוונטית גם במערכות חברתיות אנושיות.

מחקר חדש שפורסם בכתב העת PNAS – רשומות האקדמיה הלאומית האמריקאית למדעים , על ידי החוקרים ד”ר ינאי עופרן, מאוניברסיטת בר-אילן, וד”ר אורי גופנה מאוניברסיטת תל אביב,  מוכיח באמצעות מודלים המבוססים על השערת הסיבוכיות, כי דווקא גנים של חיידקים שהם בעלי יכולת ליצור קשרים מרובים עם גנים אחרים, הם “המנצחים” מבחינה הישרדותית. זאת בניגוד לסברה לפיה דווקא גנים ייחודיים ועצמאיים בעלי יכולות ואיכותיות משובחות, שיכולים לפעול באופן עצמאי בסביבה, הם שישרדו טוב יותר.

בשנים האחרונות נעשה מחקר רב בתחום העברת גנים לאטרלית בין מיקרו-אורגניזמים כמו חיידקים וטרם הובררו במדויק המנגנונים שבאמצעותם פועלים החיידקים בהעברת הגנים שלהם, משמעות ההעברה ואופיה המדויק, השלכותיה והקשרים בין הגנים המועברים .

גורם מרכזי בהתפתחות גנים של חיידקים הוא באמצעות מעבר גנים בין מיקרואורגניזמים כמו חיידקים. המעבר של גנים בין החיידקים, מוגבל באופן שכשאר עובר גן ממיקרואורגניזם אחד לשני, הוא נדרש להסתגל לסביבה הגנטית, ולהשתלב במארג הגנטי הקיים באותו יצור. השתלבותו בתוך הגנום של הייצור החי, אשר מכיל רכיבים וקשרים מהווה אתגר אבולוציוני. מעבר לכך, גנים המשתייכים למבנים מורכבים, צפויים לאבד את יכולותיהם כשאר הם מועברים לסביבה של חיידק אחר עם גנים אחרים. לכן, מקובל לחשוב שהעברה של גנים בין חיידקים תהיה יעילה יותר כשמדובר במעבר של גנים ללא הרבה אתרי קישור גנטי שמאפשרים את החיבור בין הגן, לגנים אחרים לצורך פעילותו. (קשרי חלבון- חלבון).

במחקר זה, לאחר שהוערכה התכונה של חלבונים להשתתף בקשר ביניהם באמצעות שיטות ממוחשבות המזהות את אתרי הקישורים המוכרים על גבי החלבון, הועלו ממצאים מעניינים שעומדים בסתירה להערכה זו.

במחקר זה שבוצע בקרב חיידקי E. coli, דיווחו החוקרים כי קיימים במיקרואורגניזמים כמו חיידקים הרבה יותר גנים שמתאפיינים ביכולות “חברתיות” כלומר גנים עם יותר אתרי קישור לחלבונים אחרים, בהשוואה לגנים “מקומיים” שמקורם הוא תורשתי , שהם בני מאות מליוני שנים, ומקורם בתחילת שושלת החיידקים.

לכן, החוקרים מעריכים כי גנים שמקודדים קשרי חלבון מרובים, כלומר שהם בעלי יכולת היקשרות מרובה יותר, מועדים לעבור בהצלחה גבוהה יותר בהשוואה לגנים מייוחדים עם פחות קשרים.

החוקרים סבורים כי לחלבונים “גנטיים” אלה יש סיכוי גבוה יותר ליצור קשרים חדשים עם זני חיידקים אחרים וכך להשתלב באופן יעיל בתוך המארג של החיידק המארח החדש ולהצליח “להשתחל” ולעבור למינים אחרים. תוצאות אלה שופכות אור על העקרונות הבסיסיים של מעבר גנים חדשים אל תוך מערכות קיימות, ומלבד השלכתם על אפשרות ליצירת תרופות ביולוגיות הם עשויים לסייע לחוקרים להבין את המנגנונים שבהם משתמשים חיידקים לדוגמה ברכשית תכונות גנטיות ועמידות כנגד חומרים כגון אנטיביוטיקה.

 


דילוג לתוכן