Borg to najkrócej mówiąc bardzo długi pozachromosomalny łańcuch DNA. Do odkrycia pierwszych tego typu struktur doszło w 2021 roku, kiedy to naukowcy natrafili na borgi w beztlenowej bakterii żywiącej się metanem, Methanoperedens nitroreducens. Jak się okazało, wykryte łańcuchy były zaskakująco różne od głównego chromosomu bakterii i zwiększały aktywność metaboliczną tych mikroorganizmów.
Czytaj też: Zielony metanol paliwem przyszłości? Sąsiad Polski planuje rewolucję w branży wielkich kontenerowców
W ramach nowych badań, których wyniki zaprezentowano na łamach Nature, naukowcy postanowili lepiej zbadać tę niezwykłą cechę. Zebrali w tym celu próbki z ubogich w tlen gleb, warstw wodonośnych i koryt rzek. Poszukiwali genów, które pozwoliły bakteriom żywiącym się metanem przetrwać i uczestniczyć w różnych naturalnych cyklach obejmujących takie pierwiastki jak azot i węgiel. Łącznie autorom udało się zidentyfikować 19 borgów w obrębie wspomnianego gatunku. Owe struktury zawierały geny zapewniające zdolność do rozkładu metanu.
Jak się okazuje, niektóre łańcuchy są tak skuteczne w konsumowaniu metanu, że wystarczy im tylko komórka do ekspresji genów. One same zajmują się natomiast resztą mechanizmów wymaganych do wykonania zadania. Członkowie zespołu dodają, iż DNA borgów wyraźnie różni się od głównego chromosomu mikroorganizmów z kilku powodów. Po pierwsze nie koduje ono funkcjonowania rybosomów ani szlaków metabolicznych, czy systemów oszczędzania energii. Koduje natomiast geny niezbędne dla centralnych procesów, dlatego można przypuszczać, że może to rozszerzać możliwości metaboliczne bakterii.
Bakterie posiadają borgi, czyli długie pozachromosomalne łańcuchy DNA
Istnieje teoria, w myśl której chloroplast, czyli organella odpowiadająca u roślin za wychwytywanie i konwersję światła słonecznego, powstał w wyniku pochłonięcia przez rośliny mikrobów zdolnych do prowadzenia fotosyntezy. W przypadków borgów mówi się natomiast o tym, iż powstały one ze szczątków wielu innych mikrobów, które wcześniej zostały skonsumowane przez Methanoperedens nitroreducens. Mogłoby to wyjaśniać, dlaczego borgi zawierają wiele genów i znaczącą różnią się od głównego chromosomu tej baterii.
Czytaj też: Jak bakterie się poruszają? Zagadka sprzed lat rozwiązana
Nasze badania mają kilka ważnych implikacji. Po pierwsze, poznając istotę borgów i rozumiejąc ich funkcję, możemy zastanowić się nad sposobami wykorzystania ich do celów biotechnologicznych, a docelowo także inżynierii rolniczej. Można by to osiągnąć poprzez wzbogacenie środowisk takich jak pola ryżowe czy żwacze krów o genetycznie dostosowane mikroorganizmy zużywające metan. podsumowuje Jill Banfield, autorka badań
