Bakterier deler gener med hinanden,

selv på tværs af vævsgrænser Bakterier i menneskekroppen deler gener med hinanden i en højere hastighed, end man typisk ser i naturen, og nogle af disse gener ser ud til at rejse - uafhængigt af deres mikrobielle værter - fra en del af kroppen til en anden, forskere rapporterer i tidsskriftet Scientific Reports.

Resultaterne er resultatet af en molekylær data-mining metode, der oprindeligt blev konceptualiseret af Kyung Mo Kim, seniorforsker ved Korea Polar Research Institute. University of Illinois afgrødevidenskab og Carl R. Woese Institute for Genomic Biology professor Gustavo Caetano-Anollés udviklede tilgangen med sin tidligere studerende Arshan Nasir, fra COMSATS University Islamabad, Pakistan, som i øjeblikket er Distinguished Fellow ved Los Alamos National Laboratory i New Mexico.

Denne beregningsmæssigt udfordrende metode gav dem mulighed for at identificere tilfælde af "vandret genoverførsel, "den direkte overførsel af gener mellem organismer uden for seksuel eller aseksuel reproduktion.

"Horisontal genoverførsel er en vigtig kraft for udveksling af genetisk information på Jorden, "Sagde Caetano-Anollés." Disse udvekslinger tillader mikroorganismer at tilpasse sig og trives, men de er sandsynligvis også vigtige for menneskers sundhed. Der er nogle bakterier, der ikke kan leve uden for vores kroppe, og nogle uden hvilke vi ikke kan leve. "

"En bedre forståelse af dette fænomen vil også have en betydelig folkesundhedsværdi, siden fremkomsten af ​​multiresistente patogener som følge af den vandrette spredning af antiobiotisk resistente gener er blevet en global bekymring, "Sagde Nasir.

Til den nye analyse, forskerne brugte genomisk information til at bygge titusinder af "stamtræer" af bakterier, der koloniserer menneskekroppen. At forene dem med træer af mikrobielle gener tillod teamet at drille ud, hvilke gener der var blevet nedarvet, og som var resultatet af vandret genoverførsel.

"De fleste nuværende metoder til bestemmelse af vandret genoverførsel sammenligner DNA -træk eller statistisk lighed mellem genomer for at identificere fremmede gener, "Nasir sagde." Dette fungerer temmelig godt ved relativt nyere genoverførsler, men undlader ofte at identificere overførselshændelser, der fandt sted for millioner eller milliarder af år siden. "

Den mere arbejdskrævende tilgang gjorde det muligt for teamet at overvinde denne barriere, han sagde.

"Vi undersøgte menneskeligt associerede mikroorganismer, da de er kendt for at være nøglespillere til at opretholde menneskers sundhed og stofskifte, "Nasir sagde." Vi beregnede genoverførselshastigheder og retning - hvem overførte hvad til hvem - for mere end 1, 000 referencebakteriegenomer udtaget af National Institutes of Health Human Microbiome Project. "

Bakterierne var blevet udtaget fra seks steder i menneskekroppen:tarmen, hud, mundhule, blod, urogenital kanal og luftveje.

Forskerne fandt beviser, der understøtter tidligere fund om, at menneskeligt associerede bakterier er ret promiskuøse med deres gener, Sagde Caetano-Anollés.

"Den vandrette udveksling mellem mikrober i vores kroppe er omkring 30 procent højere end hvad du finder på resten af ​​planeten, "dette sagde," Det indebærer, at vores kroppe giver en niche, der er unik og letter innovation på mikrobeniveau. "

Omkring 40 procent af genbytningen skete blandt bakterier, der lever på de samme kropssteder. De andre 60 procent involverede gendeling mellem bakterier i forskellige væv, for eksempel mellem organismer i tarmen og i blod.

I alle tilfælde, genoverførsel var mest almindelig blandt nært beslægtede organismer, uanset om de besatte det samme eller forskellige kropsvæv. Faktisk, forskerne rapporterer, gendeling mellem organismer på forskellige kropssteder skete i en højere hastighed end gendeling blandt fjernt beslægtede bakterier, der lever på de samme steder.

"Nogle af disse kan være meget gamle genoverførselshændelser, der skete, før mikroberne koloniserede menneskekroppen, "Nasir sagde." Det kan også være, at nogle bakterier koloniserer forskellige steder i menneskekroppen på forskellige tidspunkter i en persons levetid. De andre kan være resultatet af overførsel af bakterielt DNA fra et sted til et andet, måske gennem blodet. Vi har brug for yderligere eksperimentelle beviser for at teste denne fristende mulighed. "

Forskerne siger, at andre forskere kan bruge det værktøj, de udviklede til dette arbejde, HGTree, for mere præcist at forudsige, hvilke gener der blev arvet "lodret, "gennem reproduktionsprocessen, og som blev opsamlet fra andre mikrober gennem vandret genoverførsel. Dette vil føre til en forbedret forståelse af mikrobiel - og menneskelig - evolution, sagde forskerne.

• NASA Twins Study:Udvidet rumfart har små,
• Seksuel adfærd kan påvirke tarmmikrobiomet og immunsystemet