Перенос генов особенно распространен в генах устойчивости к антибиотикам бактерий Streptococcus pneumoniae.
Когда млекопитающие размножаются, геном потомства представляет собой комбинацию геномов родителей. Бактерии, напротив, размножаются путем деления клеток. Теоретически это означает, что геномы потомства являются копиями родительского генома. Однако этот процесс не так прост из-за горизонтального переноса генов, посредством которого бактерии могут передавать фрагменты своего генома друг другу. В результате этого явления геном отдельной бактерии может представлять собой комбинацию генов от нескольких разных доноров. Некоторые фрагменты генома могут даже происходить от совершенно разных видов.
В недавнем исследовании, сочетающем машинное обучение и биоинформатику, был разработан новый вычислительный метод для моделирования переноса генов между разными линиями бактериальной популяции или даже между совершенно разными видами бактерий. С помощью метода была проанализирована коллекция из 616 полных геномов рекомбиногенного возбудителя Streptococcus pneumoniae.
Полезность гена влияет на скорость его передачи
В ходе исследования было идентифицировано несколько отдельных генов, в которых переносы генов считались особенно распространенными. Эти гены также включали гены, вызывающие устойчивость к антибиотикам.
«В случае генов устойчивости к антибиотикам количество переносов генов может быть связано с тем, насколько эти гены полезны для бактерий, и с возникающим в результате давлением отбора», - говорит научный сотрудник Академии Пекка Марттинен из Университета Аалто. компьютерных наук.
'Исследование не даст прямого решения проблемы устойчивости к антибиотикам, поскольку для этого потребуется глубокое понимание того, как возникает и распространяется устойчивость. Тем не менее, знание того, в какой степени происходит перенос генов между разными видами и линиями, может помочь в улучшении этого понимания», - объясняет он..
Исследование показало, что перенос генов происходит как внутри вида, так и между несколькими разными видами. Большое количество переводов, выявленных в ходе исследования, стало неожиданностью для исследователей.
«Предыдущие исследования показали, что перенос генов является обычным явлением в отдельных генах, но наша команда была первой, кто использовал вычислительный метод, чтобы показать степень переноса генов во всем геноме», - говорит Марттинен.
'Метод также впервые позволяет эффективно исследовать передачу генов предков, что важно при изучении передачи между разными видами'.