Zo zouden bacteriën en archaea kunnen zijn ontstaan uit de laatste gemeenschappelijke voorouder LUCA

Jill Banfield van de uiversiteit van Californië in Berkeley vond in haar achtertuin micro-organismen met vreemde stukjes DNA die van verschillende organismen afkomstig leken. Haar zoon stelde voor die stukjes Borgen te noemen, naar de mensmachines of machinemensen uit Star Trek. Was het viraal DNA of van een vreemde bacterie. Misschien was het wel DNA dat buiten de cellen rondzwierf?
‘Wandelend’ DNA dat zich ophoudt buiten de strenge structuur van chromosomen is niet ongewoon. Zo hebben bacteriën cirkelvormige stukjes DNA, die van de ene bacterie worden overgedragen/-genomen op/door de andere om, bijvoorbeeld, weerstand tegen antibiotica op te bouwen. Banfield was echter niet op zoek naar erfgoed dat organismen onderling uitwisselen. Zij en Basem Al-Shayeb waren op zoek naar virussen die archaea, een aparte vorm van micro-organismen, aantasten. Dus ging ze graven in de blubber van haar achtertuin in de hoop die micro-organismen te vinden. Van de gevonden micro-organismen werd het DNA uitgelezen (allereerst om de bokken en de schapen te scheiden).
“We begonnen met een kluit modder en tien biljoen stukjes DNA”, zegt Banfield. Ze vond een stukje DNA dat ongeveer eenmiljoen basenparen bevatte, waarvan de helft van de genen nieuw voor haar waren. Een Borg, dus. Dat stukje DNA was ook uitgerust om zichzelf te kunnen dupliceren. Dat gaf haar het idee dat het niet zo maar een stukje DNA was met een toevallige verzameling genen.
Toen de basevolgorde (sequentie) was vastgesteld doorzochten Banfield en Basem Al Shayeb databanken van microbieel DNA om iets soortgelijks te vinden. Dat vonden ze. Borgen waren, leek het, al eerder in Colorado gevonden, hoe dieper hoe meer. Ook in een rivierbedding in Californië waren dergelijke vreemde stukjes DNA aangetroffen.

De onderzoeksters isoleerden 23 sequenties die van een Borg zouden kunnen zijn. 19 sequenties hadden dezelfde kenmerken als die van de eerste Borg die ze vonden. Sommige Borgen waren eenmiljoen baseparen lang, uitzonderlijk lang voor stukjes DNA buiten het genoom.

Methanoperedens

Overal waar ze die Borgen vonden was ook het methaanproducerende archaeon Methanoperedens in de buurt. Dat wekt de suggestie dat die Borgen onderdeel van die microben zijn. Dat micro-organisme valt echter niet in het lab te kweken/houden. De onderzoekers zouden wel hebben uitgevonden dat die Borgen niet ergens anders vandaan kunnen zijn gekomen. Borgen hebben geen genen die nodig zijn om te (over)leven, terwijl virussen meestal veel kortere DNA-sequenties hebben.
Volgens microbioloog Graham Hatfull van de universiteit van Pittsburgh zouden er best grote virussen kunnen zijn die archaea besmetten. Om te bewijzen dat Borgen daar deel van uitmaken zal een hele kunst zijn, volgens hem. Wat met deze vondst volgens hem wel bewezen is dat stukjes erfgoed makkelijk kunnen ‘overspringen’ op andere organismen. Daarmee krijgen die genen die ze beter bestand tegen de gevaren en ongemakken van hun omgeving maken, bijvoorbeeld.

Elke ontdekte Borg heeft de naam van een kleur gekregen. Ze bevatten niet alleen onbekende genen, maar ook genen waarvan de functie bekend is. Zo hebben een paar Borgen genen die belangrijk zijn om methaan te produceren. Die zouden van organismen als de Methanoperedens kunnen komen.
De onderzoeksters hebben geen idee hoe die Borgen zijn ontstaan. Ze speculeren dat die sequenties ooit onderdeel uitmaakten van het genoom van ‘beestjes’ zoals de Methanoperedens. Binnen die archaeoncellen zou dat stukje DNA apart van het archaeongenoom zijn gebleven.
Banfield hoopt dat ook anderen zich wil wagen aan de zoektocht naar Borgen en hun favoriete micro-organismen. Archaea komen vooral voor in zuurstofarme omgevingen. Die kans bestaat er zeker, denkt Hatfull. Hij wacht met smart op het definitieve (beoordeelde) artikel van Banfield en de haren in een degelijk wetenschappelijk tijdsxchrift.

Bron: Science