Ewolucja i rozbieżność społeczna
Wiedza na temat różnorodności genetycznej drobnoustrojów w przyrodzie oraz tego, w jaki sposób wiąże się ona z rozbieżnością fenotypową, łącznie z cechami społecznymi, jest bardzo ograniczona. Zespół projektu MICROSOCIOGENOMYX (Quantifying the roles that evolutionary forces play in shaping genomic and social divergence in natural populations of the cooperative bacterium Myxococcus xanthus) postanowił to zmienić. Celem projektu było ilościowe określenie, jak ewolucja wpływa na rozbieżność genomiczną i społeczną w występujących naturalnie populacjach modelowej kooperującej bakterii śluzowej, Myxococcus xanthus. Badacze zidentyfikowali i określili ilościowo siły, które kształtują biogeografię Myxococcus i społeczną różnorodność w skalach przestrzennych, od pojedynczych owocników po całe kontynenty. Przy pomocy sekwencjonowania nowej generacji badacze przyjrzeli się ewolucji w modelowej bakterii, która żyje w glebie i w odpowiedzi na bodźce środowiskowe wykazuje zachowanie samoorganizujące. Prace rozpoczęto od zbadania zbioru naturalnych izolatów, by uzyskać pełniejsze spojrzenie na genetykę w różnorodności obserwowanej u bakterii M. xanthus. Pośród naturalnych izolatów zbadano wzorce genetycznej substytucji, natomiast selekcję i dryft genetyczny określono ilościowo zgodnie z normą wzorcową tempa mutacji. Oszacowano je zgodnie z sekwencją genomu dużego zbioru wyhodowanych w laboratorium szczepów M. xanthus. Łącząc siłę oznaczeń akumulacji mutacji i sekwencjonowania nowej generacji uzyskano najdokładniejsze dotychczas tempo mutacji dla M. xanthus. Opublikowane wcześniej wzorce fenotypowe w blisko spokrewnionych izolatach powiązano z danymi dotyczącymi ich całego genomu, aby określić mechanizm molekularny odpowiadający za zróżnicowanie społeczne. Potencjalne mutacje poddano testom bezpośrednio poprzez stworzenie w laboratorium izogenicznych klonów. Dokonano sekwencjonowania i zestawienia genomów wielu naturalnych izolatów. Uzyskane w efekcie dane stanowią bezcenne źródło i pozwolą lepiej zrozumieć podstawy genetyczne różnych aspektów interakcji społecznych oraz ich ekologii i ewolucji. Obejmują one wspólne kłębienie się, rozwój wielokomórkowy, oszukiwanie i kontrolę oszukujących w naturalnych izolatach bakterii śluzowych. Ponadto wykazano, że po raz pierwszy narzędzia molekularne opracowane dla potrzeb szczepów laboratoryjnych M. xanthus mogą posłużyć do manipulacji genomami naturalnych izolatów. To umożliwi badanie związku między genotypem a fenotypem na wielką skalę. Techniki te są obecnie stosowane względem bardziej naturalnych grup oraz do identyfikacji ogólnych (i potencjalnie równoległych) celów ewolucji molekularnej. Projekt MICROSOCIOGENOMYX pozwoli lepiej zrozumieć mikrobiom występujący w przyrodzie, umożliwiając wykorzystanie jego potencjału w obiegu substancji odżywczych, remediacji gleby i zwalczaniu szkodników.
Słowa kluczowe
Bakterie kooperujące, Myxococcus xanthus, bakterie śluzowe, biogeografia, różnorodność społeczna, sekwencjonowanie nowej generacji, substytucja genetyczna, fenotyp