ボーグ文明にちなんで名付けられた、これまで知られていなかった遺伝的要素

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ボーグ文明にちなんで名付けられた、これまで知られていなかった遺伝的要素
ボーグ文明にちなんで名付けられた、これまで知られていなかった遺伝的要素
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ロゴボーグ

沼地の微生物群集の遺伝子分析の過程で、アメリカの科学者たちは、おそらく古細菌の遺伝子を同化することができる、新しいタイプの巨大な遺伝的要素を発見しました。このため、スタートレックのサイエンスフィクションシリーズのボーグ文明にちなんで名付けられました。どうやら、これらのこれまで知られていなかった要素は、メタンを酸化する微生物に属しています。データは以前にBioRxivWebサイトでプレプリントとして公開されていましたが、Science編集ノートでも読むことができます。

哺乳類を含む細菌や真核生物に加えて、分類学者は生物の3番目の領域である古細菌を区別します。表現型的には微生物と呼ぶことができますが、生化学的にはバクテリアとはかなり異なります。そのため、それらは別のグループに分けられました。古細菌の多くの代表者は、極限状態、つまり高温、塩分濃度の上昇、高圧の状態で生活しています。

さらに、古細菌のいくつかの種は、温室効果ガスである大気中のメタンの循環に積極的に参加しているため、生態学者の注目を集めています。さまざまな種類の古細菌がメタンを生成し、大気中に放出し、代謝する可能性があります。これらの種は、例えば沼地に典型的な無酸素状態で生息しています。

カリフォルニア大学バークレー校の遺伝学者は、メタゲノム、つまり特定のサンプルのすべての微生物からのDNAの「寄せ集め」を分析することにより、湿地古細菌のこれらのコミュニティの1つを研究しました。この方法は、古細菌を実験室で培養することが困難または不可能であるため、古細菌のDNA分析によく使用されます。分析中に、科学者はこれまで知られていなかった要素を発見し、そのうちの4つはDNA配列を完全に復元することができました。これらは、長い逆方向反復配列によって制限された、大きな(60万から90万塩基対)線形DNA分子であることが判明しました。遺伝学者は、分子が別個の染色体外要素として細胞内に存在することを示唆しました。

反復配列が豊富であることが判明した要素は、複製(コピー)の開始と、CRISPR-Cas形式のモバイル要素に対する保護システムを備えていました。さらに、それらは未知の機能を持つ多くの新しい遺伝子を含んでいました。しかし、研究者はすべての遺伝子の20パーセントが古細菌属Methanoperedensに属すると特定しました。異なる土壌サンプルの分析は、遺伝的要素の存在がこれらの古細菌の存在と一致することを示したので、Methanoperedensは予備的に未知のDNAの宿主と呼ばれていました。科学者たちは、それらが未知の種のゲノムの一部であるという仮説を却下しました。なぜなら、それらは要素上にタンパク質合成装置をコードする遺伝子を見つけられなかったからです。 Methanoperedens遺伝子は、水平伝播によってこれらの分子に入ったようです。

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ボーグDNAシーケンシング図

遺伝子を統合する能力のために、研究者たちは、さまざまな技術やオブジェクトを吸収したスタートレックシリーズの生き物の人種または文明にちなんで、新しい要素をボーグと名付けました。完全に組み立てられた4つのボーグは、黒、シアン、マゼンタ、ライラックの別々の色と名付けられました。科学者たちは、ボーグはそれらに特徴的な要素を含まないため、プラスミドなどの既知の染色体外要素とは完全に異なることに注目しました。ただし、これらの要素は、他の染色体外要素のように細胞間で移動する可能性があります。

ボーグで見つかった古細菌の遺伝子の中で、遺伝学者は特にメタン酸化の重要な酵素の遺伝子に注目しました。遺伝子の水平伝播の過程でボルギが細胞間を伝染すると仮定すると、メタン代謝の遺伝子は微生物間で拡散し、古細菌の進化に関与する可能性があります。

水平伝達の現象についての詳細は、私たちの資料「障壁を越えて」で読むことができます。

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