Bakterier deler gener med hverandre,

selv på tvers av vevsgrenser Bakterier i menneskekroppen deler gener med hverandre i en høyere hastighet enn man vanligvis ser i naturen, og noen av disse genene ser ut til å reise - uavhengig av deres mikrobielle verter - fra en del av kroppen til en annen, forskere rapporterer i tidsskriftet Scientific Reports.

Funnene er et resultat av en molekylær data-mining-metode som opprinnelig ble konseptualisert av Kyung Mo Kim, senior forsker ved Korea Polar Research Institute. Avlingskunskap ved University of Illinois og Carl R. Woese Institute for Genomic Biology professor Gustavo Caetano-Anollés utviklet tilnærmingen med sin tidligere student Arshan Nasir, fra COMSATS University Islamabad, Pakistan, som for tiden er en utmerket stipendiat ved Los Alamos National Laboratory i New Mexico.

Denne beregningsmessig utfordrende metoden tillot dem å identifisere forekomster av "horisontal genoverføring, "direkte overføring av gener mellom organismer utenfor seksuell eller aseksuell reproduksjon.

"Horisontal genoverføring er en viktig kraft for utveksling av genetisk informasjon på jorden, "Caetano-Anollés sa." Disse utvekslingene lar mikroorganismer tilpasse seg og trives, men de er sannsynligvis også viktige for menneskers helse. Det er noen bakterier som ikke kan leve utenfor kroppene våre, og noen som vi ikke kan leve uten. "

"En bedre forståelse av dette fenomenet vil også ha en betydelig folkehelseverdi, siden fremveksten av multiresistente patogener som et resultat av den horisontale spredningen av antiobiotisk resistente gener har blitt en global bekymring, "Sa Nasir.

For den nye analysen, forskerne brukte genomisk informasjon for å bygge titusenvis av "familietrær" av bakterier som koloniserer menneskekroppen. Å forene dem med trær av mikrobielle gener tillot teamet å plage ut hvilke gener som var arvet og som var et resultat av horisontal genoverføring.

"De fleste nåværende metoder for å bestemme horisontal genoverføring sammenligner DNA -egenskaper eller statistisk likhet mellom genomer for å identifisere fremmede gener, "Nasir sa." Dette fungerer ganske bra for relativt nylige genoverføringer, men klarer ofte ikke å identifisere overføringshendelser som skjedde for millioner eller milliarder av år siden. "

Den mer arbeidskrevende tilnærmingen gjorde at teamet kunne overvinne denne barrieren, han sa.

"Vi studerte menneskelig assosierte mikroorganismer, siden de er kjent for å være viktige aktører for å opprettholde menneskers helse og metabolisme, "Nasir sa." Vi beregnet genoverføringshastigheter og retning - hvem overførte hva til hvem - for mer enn 1, 000 referansebakterielle genomer samplet av National Institutes of Health Human Microbiome Project. "

Bakteriene ble tatt fra seks steder i menneskekroppen:tarmen, hud, munnhulen, blod, urogenital kanal og luftveier.

Forskerne fant bevis som støtter tidligere funn om at menneskelig assosierte bakterier er ganske promiskuøse med sine gener, Sa Caetano-Anollés.

"Den horisontale utvekslingen mellom mikrober i kroppene våre er omtrent 30 prosent høyere enn det du finner på resten av planeten, "sa han." Dette innebærer at kroppene våre gir en nisje som er unik og letter innovasjon på mikrobenivå. "

Omtrent 40 prosent av genbyttet skjedde blant bakterier som bodde på samme kroppssteder. De andre 60 prosentene involverte gendeling mellom bakterier i forskjellige vev, for eksempel mellom organismer i tarmen og i blod.

I alle tilfeller, genoverføring var mest vanlig blant nært beslektede organismer, uavhengig av om de okkuperte det samme eller forskjellige kroppsvevet. Faktisk, forskerne rapporterer, gendeling mellom organismer på forskjellige kroppssteder skjedde med en høyere hastighet enn gendeling blant fjernt beslektede bakterier som lever på de samme stedene.

"Noen av disse kan være svært gamle genoverføringshendelser som skjedde før mikrober koloniserte menneskekroppen, "Nasir sa." Det kan også være at noen bakterier koloniserer forskjellige steder i menneskekroppen på forskjellige tidspunkter i et individs levetid. De andre kan være et resultat av overføring av bakterielt DNA fra et sted til et annet, kanskje gjennom blodet. Vi trenger ytterligere eksperimentelle bevis for å teste denne fristende muligheten. "

Forskerne sier at andre forskere kan bruke verktøyet de utviklet for dette arbeidet, HGTree, for å forutsi mer nøyaktig hvilke gener som ble arvet "vertikalt, "gjennom reproduksjonsprosessen, og som ble plukket opp fra andre mikrober gjennom horisontal genoverføring. Dette vil føre til en forbedret forståelse av mikrobiell - og menneskelig - evolusjon, sa forskerne.

• NASA Twins Study:Utvidet romfart har liten,
• Seksuell oppførsel kan påvirke tarmmikrobiomet og immunsystemet