Биологи обнаружили в почве фрагменты ДНК неизвестной природы

Анализируя молекулы ДНК, выделенные из почвы, биологи обнаружили странные фрагменты, непохожие ни на что известное до сих пор. Эти молекулы заметно отличаются от генов бактерий, вирусов или других организмов и даже от плазмид — небольших фрагментов, которыми могут обмениваться бактериальные клетки, передавая друг другу, например, устойчивость к антибиотикам. Ученые назвали их «боргами» — в честь существ из фантастического сериала «Звездный путь», способных к прямому обмену наследственностью друг с другом.

Статья, среди авторов которой фигурирует лауреат Нобелевской премии и одна из создателей технологии CRISPR/Cas9 Дженнифер Дудна (Jennifer Doudna), еще готовится к публикации в рецензируемом издании. Пока она доступна в библиотеке препринтов bioRxiv.

«Боргов» выделили из образцов почвы, собранных в Калифорнии. Их нуклеотидные последовательности оказались непохожи на бактериальные, вирусные или эукариотические. Судя по всему, «борги», как и плазмиды, представляют собой элементы внехромосомной наследственности. Однако они намного крупнее плазмид, которые могут достигать длины максимум в несколько сотен тысяч нуклеотидов, тогда как «борги» — порядка миллиона.

Пока ученые обнаружили 19 «боргов» и полностью секвенировали четыре из них. Среди прочего в этих ДНК нашли гены, характерные для метанотрофных бактерий рода Methanoperedens. Такие микробы способны использовать метан в качестве источника и энергии, и углерода, выводя из атмосферы этот парниковый газ, что делает их предметом особенно пристального внимания ученых.

Максимальная численность «боргов» отмечается в глубоких слоях почвы, для которых характерны анаэробные условия, дефицит кислорода. При этом концентрация «боргов» может в разы превосходить численность местных Methanoperedens. Ученые предполагают, что эти фрагменты ДНК служат одним из инструментов метаболизма бактерий, позволяя им активнее утилизировать метан. Возможно, в будущем это позволит использовать «боргов» для повышения производительности почв и даже борьбы с глобальным потеплением.