Bakterier delar gener med varandra,

även över vävnadsgränser Bakterier i människokroppen delar gener med varandra i högre takt än vad som vanligtvis ses i naturen, och några av dessa gener verkar resa - oberoende av deras mikrobiella värdar - från en del av kroppen till en annan, forskare rapporterar i tidskriften Scientific Reports.

Fynden är resultatet av en molekylär datavinningsmetod som ursprungligen konceptualiserades av Kyung Mo Kim, en senior forskare vid Korea Polar Research Institute. University of Illinois grödorvetenskaper och Carl R. Woese Institute for Genomic Biology professor Gustavo Caetano-Anollés utvecklade tillvägagångssättet med sin tidigare student Arshan Nasir, från COMSATS University Islamabad, Pakistan, som för närvarande är Distinguished Fellow vid Los Alamos National Laboratory i New Mexico.

Denna beräkningsmässigt utmanande metod gjorde det möjligt för dem att identifiera fall av "horisontell genöverföring, "direkt överföring av gener mellan organismer utanför sexuell eller asexuell reproduktion.

"Horisontell genöverföring är en viktig kraft för utbyte av genetisk information på jorden, "Sa Caetano-Anollés." Dessa utbyten gör att mikroorganismer kan anpassa sig och trivas, men de är sannolikt också viktiga för människors hälsa. Det finns vissa bakterier som inte kan leva utanför våra kroppar och några utan vilka vi inte kan leva. "

"En bättre förståelse av detta fenomen kommer också att ha ett betydande folkhälsovärde, sedan uppkomsten av multiresistenta patogener som ett resultat av den horisontella spridningen av antiobiotiskt resistenta gener har blivit ett globalt bekymmer, "Sade Nasir.

För den nya analysen, forskarna använde genomisk information för att bygga tiotusentals "släktträd" av bakterier som koloniserar människokroppen. Att förena dem med träd av mikrobiella gener gjorde att laget kunde reta ut vilka gener som hade ärvts och vilka som var resultatet av horisontell genöverföring.

"De flesta nuvarande metoder för att bestämma horisontell genöverföring jämför DNA -egenskaper eller statistisk likhet mellan genomer för att identifiera främmande gener, "Nasir sa." Detta fungerar ganska bra för relativt nya genöverföringar, men misslyckas ofta med att identifiera överföringshändelser som inträffade för miljontals eller miljarder år sedan. "

Det mer arbetskrävande tillvägagångssättet gjorde att laget kunde övervinna denna barriär, han sa.

"Vi studerade mänskligt associerade mikroorganismer, eftersom de är kända för att vara viktiga aktörer för att upprätthålla människors hälsa och ämnesomsättning, "Nasir sa." Vi beräknade genöverföringshastigheter och riktning - vem överförde vad till vem - för mer än 1, 000 referensbakteriella genom som provtagits av National Institutes of Health Human Microbiome Project. "

Bakterierna hade tagits från sex platser i människokroppen:tarmen, hud, munhålan, blod, urogenitala luftvägar och luftvägar.

Forskarna hittade bevis för att stödja tidigare fynd om att mänskligt associerade bakterier är ganska promiskuösa med sina gener, Sa Caetano-Anollés.

"Det horisontella utbytet mellan mikrober i våra kroppar är cirka 30 procent högre än vad du hittar på resten av planeten, "sade han." Detta innebär att våra kroppar ger en nisch som är unik och underlättar innovation på mikrobenivå. "

Cirka 40 procent av genbytet inträffade bland bakterier som bor på samma kroppsställen. De andra 60 procenten involverade gendelning mellan bakterier i olika vävnader, till exempel mellan organismer i tarmen och i blod.

I samtliga fall, genöverföring var vanligast bland närbesläktade organismer, oavsett om de upptog samma eller olika kroppsvävnader. Faktiskt, forskarna rapporterar, gendelning mellan organismer på olika kroppsställen inträffade i en högre takt än gendelning bland fjärran besläktade bakterier som lever på samma platser.

"Några av dessa kan vara mycket gamla genöverföringshändelser som hände innan mikroberna koloniserade människokroppen, "Nasir sa." Det kan också vara att vissa bakterier koloniserar olika platser i människokroppen vid olika tidpunkter i en individs livslängd. De andra kan vara resultatet av överföring av bakteriellt DNA från en plats till en annan, kanske genom blodet. Vi behöver ytterligare experimentella bevis för att testa denna lockande möjlighet. "

Forskarna säger att andra forskare kan använda verktyget som de utvecklat för detta arbete, HGTree, för att mer exakt förutsäga vilka gener som ärvdes "vertikalt, "genom reproduktionsprocessen, och som plockades upp från andra mikrober genom horisontell genöverföring. Detta kommer att leda till en förbättrad förståelse av mikrobiell - och mänsklig - utveckling, sa forskarna.

• NASA Twins Study:Utökad rymdfärd har liten,
• Sexuellt beteende kan påverka tarmmikrobiom och immunsystem