Cysteine-rich repeats trace past horizontal gene transfers in eukaryotes

Stellen Sie sich den Stammbaum des Lebens wie einen riesigen Familienbaum vor. Normalerweise erbt man seine Gene nur von seinen Eltern, so wie man die Augen der Mutter oder die Körpergröße des Vaters erbt. Aber in der mikrobiellen Welt gibt es eine geheime Hintertür namens horizontaler Gentransfer (HGT). Es ist so, als würde einem ein Nachbar plötzlich ein brandneues Werkzeug aus seiner Garage überreichen, das man nicht von seinen Eltern geerbt hat. Während Wissenschaftler wussten, dass dies bei Bakterien (der „Nachbarschaft“ einzeller Organismen) oft vorkommt, dachten sie, dass es bei komplexen Lebensformen wie Pilzen, Pflanzen und Tieren selten sei.

Dieses Paper ist wie eine Detektivgeschichte, die einen spezifischen „Fingerabdruck“ findet, um zu beweisen, dass diese Hintertür auch von komplexen Organismen genutzt wird.

Hier ist die Geschichte der Entdeckung:

Der „magische Schlüssel“ (Cystein-reiche Wiederholungen)

Die Forscher fanden ein spezielles Protein in einem Pilz namens Neocallimastix californica (einer Art von Darmpilz, der beim Abbau von Pflanzenmaterial hilft). Dieses Protein hatte ein einzigartiges Merkmal: zwei spezielle Schleifen, die aus einer chemischen Substanz namens Cystein bestehen. Die Autoren nennen diese Schleifen CysRReps.

Betrachten Sie diese CysRReps als einen universellen „magischen Schlüssel“ oder einen spezifischen Aufkleber, der nur auf Werkzeugen erscheint, die zwischen verschiedenen Arten ausgetauscht wurden. Als die Wissenschaftler sich das Protein dieses Pilzes ansah, stellten sie fest, dass es verdächtig nach Proteinen aussah, die in Bakterien, Archaeen (einer anderen Art von Mikroben) und Viren vorkommen. Es war, als hätte der Pilz einen Schraubenschlüssel aus dem Werkzeugkasten eines Bakteriums geliehen.

Die große Jagd

Sobald sie diesen „magischen Schlüssel“ gefunden hatten, begannen die Wissenschaftler eine weltweite Schatzsuche. Sie scannten die genetischen Bibliotheken von Tausenden anderer Eukaryoten (komplexer Lebensformen) auf der Suche nach genau diesem Aufkleber.

• Das Ergebnis: Sie fanden 859 andere Proteine in 43 verschiedenen Familien, die denselben „magischen Schlüssel“ trugen.
• Die Quelle: Diese Proteine stammten nicht von den eigenen Vorfahren der Eukaryoten. Stattdessen stimmten sie mit Bakterien aus 15 verschiedenen Gruppen, uralten Mikroben namens Archaeen und Viren überein.

Der Lieferwagen (Viren)

Das Paper bemerkte etwas Interessantes über die beteiligten Viren. Die meisten von ihnen gehörten zu einer spezifischen Gruppe namens Caudoviricetes.

• Die Analogie: Wenn Bakterien und Pilze verschiedene Häuser sind und der „magische Schlüssel“ ein Paket ist, dann fungieren diese spezifischen Viren wie die Lieferwagen, die zwischen den Häusern hin- und herfahren, die Pakete (Gene) abliefern und wieder verschwinden. Das Paper legt nahe, dass diese Viren der Hauptgrund dafür sein könnten, dass dieser Genaustausch stattfindet.

Das große Ganze

Die Forscher fanden diese „geliehenen“ Gene in vielen verschiedenen Arten komplexen Lebens, nicht nur in einer abgelegenen Ecke. Auch wenn wir noch nicht genau wissen, was diese „Cystein-Schleifen“ tun (das Paper sagt, ihre Funktion sei noch ein Mysterium), ist ihre Präsenz der rauchende Colt.

Kurz gesagt: Dieses Paper argumentet, dass komplexe Lebensformen ständig genetische Werkzeuge von Bakterien und Viren ausleihen. Sie haben einen spezifischen molekularen „Aufkleber“ (die CysRReps) gefunden, der als Spur dient und beweist, dass diese artübergreifenden Tauschgeschäfte viel häufiger vorkommen, als wir dachten – wahrscheinlich ermöglicht durch Viren, die als Kuriere fungieren.