Różnorodność genetyczna czynnikiem ograniczającym choroby
advertisement
Różnorodność czynnikiem choroby genetyczna ograniczającym Najnowsze badania wskazują, że różnorodność genetyczna odgrywa ważną rolę w zmniejszaniu rozprzestrzeniania się chorób poprzez ograniczenie ewolucji organizmów prowadzących pasożytniczy tryb życia. Sama idea ograniczenia epidemii poprzez różnorodność w zakresie gospodarzy nie jest nowa. Wiadomo bowiem, że brak genetycznego urozmaicenia w monokulturze upraw może sprzyjać rozwojowi chorób niszczących całą populację. W eksperymencie wykorzystano wirusa, który jest zdolny do zainfekowania i zabicia bakterii. Bakterie bronią się za pomocą wyjątkowego systemu znanego jako CRISPR-Cas, który przechwytuje fragmenty DNA wirusa. W ten sposób powstaje coś w rodzaju „pamięci genetycznej”, która chroni bakterie przed przyszłymi infekcjami. CRISPR to inaczej prokariotyczny adaptacyjny system immunologiczny skierowany przeciwko obcym elementom genetycznym. Oznacza to, że broni on gospodarza przed wirusowym materiałem genetycznym, niszcząc go przy współudziale enzymów nukleolitycznych Cas (więcej o CRISPR w artykule Potencjalne zastosowania terapeutyczne edycji genów systemem CRISPRCas9 oraz Nowe zastosowanie narzędzia inżynierii genetycznej CRISPR-Cas9). CRISPR-Cas generuje dużą różnorodność z powodu faktu, że każda bakteria jest zdolna do przechwycenia innego fragmentu wirusowego DNA. To powoduje powstanie urozmaiconej molekularnie populacji. Zjawisko to idealnie pasuje do testowania czy i dlaczego różnorodność genetyczna ogranicza rozprzestrzenianie się chorób. W związku z powyższym, naukowcy wyizolowali pojedyncze bakterie, aby prowadzić ich hodowlę w monokulturze. Nadzorowali oni także drugą, mieszaną hodowlę uzyskując w ten sposób urozmaicone populacje. Okazało się, że wirusy rozprzestrzeniają się bardzo szybko w monokulturze, a w mieszanej populacji szybko wymierają. Efekt monokultury w eksperymencie okazał się kluczowy. W kolejnym etapie badań sprawdzono dlaczego wirusy z łatwością potrafią utrzymywać się w monokulturach. Odkryto, że sedno problemu leży w szybkiej ewolucji wirusa, który zmienia się aby przezwyciężyć obronę bakterii w postaci CRISPR-Cas. W heterogenicznych hodowlach bakterii zmienność genetyczna systemu CRISPR-Cas była na tyle duża, że wirus nie był zdolny do przezwyciężenia adaptacyjnego systemu immunologicznego bakterii poprzez mutacje punktowe, a tym samym do ewoluowania i wymierał. Wiadomo jednak, że zmieszanie razem monokultur może podnieść poziom odporności całej populacji. Zjawisko to znane jest jako odporność zbiorowa. Różnorodność genetyczna pomaga zmniejszyć rozprzestrzenianie się chorób poprzez ograniczenie ewolucji organizmów cudzożywnych Źródło Wikimedia Commons, licencja CC0 Zdolność wirusów do rozwijania wysokiej zakaźności bezpośrednio zależy od poziomu różnorodności genetycznej gospodarza. Wyniki najnowszych badań mogą zostać wykorzystane w rolnictwie oraz w naukowych ekspertyzach różnorodności biologicznej różnych ekosystemów. mgr Agnieszka Helis, diagnosta laboratoryjny Piśmiennictwo: Houte S. et al. The diversity-generating benefits of a prokaryotic adaptive immune system. Nature, 532, 385–388, 21 Apr 2016. Data publikacji: 26.04.2016r.
