Доминирующее мышление в эволюции фокусируется на наследовании между родителем и потомством – или " вертикальном переносе генов (VGT)".

Но сейчас ученые уделяют больше внимания "горизонтальному переносу генов": передаче ДНК не от родителя к потомству, поскольку этот перенос может рассказать нам об эволюции ряда других организмов, таких как бактерии. Это также может помочь нам лучше понять устойчивость к антибиотикам.

Впервые в мире ученые из Университета Монаша обнаружили, что HGT может нарушать правила эволюции.

Это открытие изложено в исследовании, опубликованном сегодня в PNAS, которое было проведено под руководством будущего коллеги ARC доктора Майка Макдональда и кандидата философии Лоры Вудс, оба из Школы биологических наук Университета Монаша.

"HGT очень важен в микробной эволюции, особенно для эволюции устойчивости к антибиотикам у патогенов человека", - сказал доктор Макдональд.

"Гены устойчивости к антибиотикам у бактерий, живущих в больницах, канализационных коллекторах и на фермах, распространены потому, что в этих местах есть антибиотики, вызванные деятельностью человека", - сказал он.

"Однако, когда ученые проверяют окружающую среду без антибиотиков, например, леса или эстуарии, гены устойчивости к антибиотикам все еще могут быть обнаружены."

Доктор Макдональд и его команда исследователей провели эволюционный эксперимент, чтобы изучить, как гены, вызывающие устойчивость к антибиотикам, распространяются в окружающей среде.

Они протестировали чувствительные к антибиотикам бактерии в питательных средах без антибиотиков. Но они позволили этой бактерии получать HGT от других устойчивых к антибиотикам бактерий.

"Мы использовали секвенирование всего генома, чтобы подтвердить, распространяются ли гены устойчивости к антибиотикам в популяциях, даже без отбора", - сказал доктор Макдональд.

- Позже мы бросили вызов нашим эволюционировавшим популяциям с помощью высоких концентраций антибиотиков.

"Мы обнаружили, что популяции, которые получали HGT, могли пережить лечение антибиотиками, но контрольные популяции, которые не получали HGT, не выжили."

Исследователи обнаружили, что гены устойчивости к антибиотикам могут распространяться в популяции, которые не испытывают отбора с антибиотиком, и что, хотя эти гены были на низком уровне, они подготовили популяцию к будущим проблемам с антибиотиком.

"Это может объяснить, почему устойчивость к антибиотикам развивается так быстро в больницах", - сказал доктор Макдональд.

"Наше исследование впервые показывает, как гены устойчивости к антибиотикам могут оставаться в популяции, даже если нет давления отбора антибиотиков", - сказал он.

"Это также может объяснить, почему у пациентов все еще есть устойчивые к антибиотикам бактерии долгое время после того, как они закончили лечение антибиотиками, и почему бактерии быстро развивают устойчивость, даже если они не подвергались воздействию антибиотиков раньше."

Доктор Макдональд сказал, что исследование было важным, потому что показало, как HGT может нарушать правила эволюции.

Ранее считалось, что единственные гены, которые могут распространяться в популяции, - это те, которые приносят пользу "прямо сейчас" (в окружающей среде, которую популяция испытывает в данный момент времени).

Это происходит потому, что естественный отбор должен вытеснить из популяции низко приспособленные, вредные гены.

"Но наша работа показывает, что если HGT может передать достаточное количество гена в популяцию, он может обеспечить силу, которая отталкивает естественный отбор и позволяет генам, которые не дают преимущества, распространяться в популяции", - сказал доктор Макдональд.

ИСТОЧНИК