A darwini evolúció-elmélet sarokpontja, hogy az egyes organizmusok egyetlen vagy nagyon kevés elődből fejlődtek ki. Ez az úgynevezett
„vertikális” elmélet, ám a „horizontális” teória, amely nemcsak az ősök és az elődök, hanem a kortársak szerepét is hangsúlyozza, összegubancolhatja, valódi bozóttá alakíthatja át a darwini „törzsfát” – legalábbis annak alapjainál, gyökereinél. A magasabb rendű élőlényeknél ugyanis már valóban döntően lineáris, azaz fához és annak ágaihoz hasonló leszármazás érvényesülhet.
15 százaléknyi idegen gén
Ma már génszekvenciás vizsgálatok révén elkülöníthetők a baktériumok törzsfejlődési sajátosságai alapján a leszármazási táblázatok. A gének alaposabb elemzése azonban bizonyította az örökítőanyag cserélődését is. Kiderült például, hogy a féregbaktériumok közé tartozó Escherichia coli genetikai anyagának 15 százaléka más baktériumokból származik, ám ez a géncsere legalább százmillió évvel ezelőtt ment végbe, amikor a szalmonella-vonaltól elkülönült ez az ág.
Bár a Darwin által kidolgozott kép máig meghatározza evolúciós felfogásunkat, 1946-ban két tudós különleges jelenséget fedezett fel: a mikrobiológus Joshua Lederberg és a genetikával foglalkozó Edward Tatum baktériumtörzseket tanulmányozott, és megállapította, hogy ezek az organizmusok genetikai anyagukat nemcsak az utódsejtjeiknek adják át, hanem egymás között is kicserélik!
Ez a jelenség, az úgynevezett konjugáció (amely nem keverendő össze a nyelvtanulók által ismert igeragozással…) volt az első példa a horizontális géntranszferre, vagyis arra, hogy az örökítőanyagot nemcsak utódaiknak, hanem kortársaiknak is átadhatják egyes szervezetek. Az ilyen cserék során nem keletkezik új élet, és a résztvevő baktériumok sem feltétlenül tartoznak egyetlen fajhoz, sőt még ugyanahhoz a törzsfejlődési leszármazási ághoz sem kell tartozniuk.
Amikor az ötvenes években a multirezisztens (vagyis többféle gyógyszerrel szemben ellenálló), patogén (betegségeket okozó) baktériumokat megtalálták, kiderült, hogy nemcsak a laboratóriumokban mehet végbe az előbb említett géncsere, hanem a természetben is létezik. Legalábbis a géncsere lehetőségére utal az a sebesség, amellyel a legkülönbözőbb mikrobák képesek alkalmazkodni, ellenállni az antibiotikumoknak.
Nemcsak baktériumok cserélnek géneket A géncsere lehetősége azonban nemcsak baktériumoknál áll fenn. A kutatók szerint a horizontális géntranszfer mobil DNS-szakaszok, illetve vírusok révén elképzelhető a magasabbrendű szervezeteknél is. Egyetlen gén vagy akár nagyobb örökítőanyag-darabok is bekerülhetnek ily módon növényekbe vagy állatokba. A mitokondriumok és a fotoszintézist lehetővé tevő színtestek (kloroplasztok), amelyek az eukarióták sejtjeiben működnek, például valószínűleg olyan egykori baktériumokra vagy ősi organizmusokra vezethetők vissza, amelyeket az eukarióták „lenyeltek”. (Eukariótáknak a sejtmaggal rendelkező organizmusokat nevezzük, a magasabb rendű élőlények, az állatok és a növények ebbe a kategóriába tartoznak.)
Ezek a lenyelt baktériumok feladták ugyan „függetlenségüket”, önállóságukat az évmilliók során, és sejtszervekké alakultak át. Ily módon azonban génjeik nagy részét is átadták a sejtmagoknak (az eukarióták itt tárolják az örökítőanyagukat), és ez a folyamat valószínűleg még ma is tart.
Az eukarióták védekeznek
A magasabb rendű szervezetek-ben egyébként nagyon erős mechanizmusok dolgoznak azon, hogy a horizontális géntranszfer ne mehessen végbe. A baktériumok számára ugyanis a szomatikus, testi sejtek hozzáférhetők általában a növényekben és az állatokban. A többsejtű eukariótákban (sejtmaggal rendelkező organizmusokban) azonban csak a „jól védett” csírasejtek, spermiumok örökítik tovább genetikai állományukat, a többiek nem.
2001. februárjában a humán genom (az emberi genetikai állomány) szekvenciálásával foglalkozó konzorcium, az International Human Genome Sequencing Consortium bejelentette, hogy eddig 113 olyan, baktériumokban megtalálható gént fedeztek fel az emberben, amely nem fordul elő azokban a magasabb rendű élőlényekben, amelyek génszekvenciálását már elvégezték, vagyis amelyek genetikai állományát már feltérképezték.
Ez a megállapítás szintén géncsere bekövetkeztére utal – nyilvánvalóan sokmillió évvel ezelőtti folyamatokra. Az így bekerült gének persze nem mindig aktivizálódnak, hiszen az emberi és a baktérium-gének olyannyira különböznek egymástól, hogy nem sok esély van arra, hogy működésbe léphessenek az alacsonyabb rendű genetikai szakaszok a többsejtű eukariótákban (növényekben és állatokban).
A darwini küszöb
Tavaly ősszel mindenesetre japán tudósok felfedeztek géntranszfert egy baktérium és egy bogár között. A bogár nősténye valóban tovább is örökítette utódaira a Wolbachia nevű baktérium génjét, ám azt a rovar szervezetében működő mechanizmusok egyszerűen nem vették figyelembe, „nem olvasták le a genetikai információt”.
Mindennek alapján egyértelmű: a ma élő állatok és növények esetében a horizontális géntranszfer nem játszik fontos szerepet. Esetükben a darwini természetes kiválógatódás és a mutációk játszanak közre az új fajok kialakulásában. Azt a pontot, ahol már nem játszik szerepet a géncsere, ezért ma már „darwini küszöbnek” nevezik egyesek. Akik átlépték ezt a küszöböt, azoknál már valóban lineáris a későbbi fejlődés vonala. Persze, hogy egyáltalán létezik-e a darwini küszöb, az egyelőre vitatott kérdés.
Forrás: www.geographic.hu
