Ny forskning viser, hvordan mobilt DNA overlever - og trives i planter, dyr

Mobilt DNA, også kaldet transposoner eller springgener, er segmenter af DNA, der kan bevæge sig rundt i genomet i den samme celle. Selvom disse DNA-sekvenser engang blev anset for at være stort set parasitære og skadelige for de organismer, der bærer dem, viser ny forskning, hvordan mobilt DNA kan give fitnessfordele til planter og dyr, der kan hjælpe deres værter med at tilpasse sig og overleve i skiftende miljøer.

Planteforskere fra University of Missouri fandt ud af, at mobilt DNA kan spille en vigtig rolle i plantetilpasning.

"Mobilt DNA har potentialet til at foretage dybtgående ændringer i plantegenomer, og det har en effekt på planternes evne til at tilpasse sig og overleve i forskellige miljøer," siger Timothy Vision, kuratorernes anerkendte professor i plantevidenskab og direktør for Christopher S. . Bond Life Sciences Center ved MU. "Planter med mere mobilt DNA er mere tilbøjelige til at have nye gener, der kan give fordelagtige egenskaber, såsom sygdomsresistens eller tolerance over for tørke eller varme."

Plantefysiolog Vision fandt også ud af, at mobilt DNA kan hjælpe planter med at undgå de negative konsekvenser af indavl.

"Planter formerer sig ofte ved selvbefrugtning, som er beslægtet med menneskelig incest. Problemet er, at indavl kan føre til genetiske defekter, ligesom det kan hos mennesker," sagde Vision. "Interessant nok fandt vi ud af, at planter med mere mobilt DNA var bedre i stand til at undgå de skadelige virkninger af indavl end planter med mindre."

Evolutionsbiolog Austin Mast fandt ud af, at mobilt DNA også kan være adaptivt og også give dyrene fitnessfordele.

"Mange transponerbare elementer menes ofte at være ubrugelige DNA-parasitter, men vi fandt ud af, at transponerbare elementer faktisk kan hjælpe en art med at trives i visse miljøer," sagde Mast, en assisterende professor ved Institut for Biologiske Videnskaber ved MU. "For eksempel fandt vi ud af, at frugtfluepopulationerne var mere tilbøjelige til at overleve og reproducere, når transponerbare elementer var til stede sammenlignet med populationer, der manglede transponerbare elementer."

Vision og Mast forklarede, at fordelene ved mobilt DNA kommer til en evolutionær pris.

"Fordelen ved mobilt DNA er, at det relativt nemt kan skabe nye gener," sagde Mast. "Dette kan dog også være problematisk, fordi langt de fleste ændringer, som transponerbare elementer forårsager, sandsynligvis er skadelige. De fleste transposon-inducerede mutationer vil sandsynligvis forringe genfunktionen i den grad, at en ny variant vil være skadelig og derfor elimineres fra befolkningen. Så den evolutionære omsætning er overordentlig høj for transponerbare elementer, og mange udvikler sig til at spredes gennem genomet mere end andre på trods af de potentielle negative evolutionære aspekter af transposoner, fandt vores arbejde, at der kan være en netto fitnessfordel ved at have flere transposoner."

Forskerne forklarede, at deres arbejde kaster nyt lys over, hvordan mobilt DNA kan være en drivkraft bag evolution og nogle arters egnethed frem for andre.

"Historien om, hvordan transposoner og værter udvikler sig sammen, er fascinerende," sagde Mast. "Transposoner ses ofte som genomets plage, men vores forskning viser, at de faktisk kan være gavnlige for værten, når værten er i et foranderligt miljø."