Suntem o piaţă de gene pentru bacterii

Există o imensă şi nevăzută piaţă care ne conectează pe toţi. Negustorii sunt reprezentaţi de cele 100 de trilioane de bacterii care trăiesc pe sau în interiorul corpurilor noastre; bunurile pe care le tranzacţionează sunt genele noastre.

Acest flux de gene ce are loc pe corpurilor noastre permite bacteriilor să-şi dezvolte rapid noi abilităţi, incluzând abilităţile de a rezista la antibiotice, de a produce boli sau să distrugă substanţe chimice înconjurătoare. În trecut, oamenii de ştiinţă au reuşit să obţină informaţii vagi despre tranzacţii individuale, dar în prezent imensa întindere a pieţei iese la iveală.

Corpul uman reprezintă casa a 100 de trilioane de microbi, ale căror celule le întrec pe ale noastre cam cu 10:1 şi ale căror gene le întrec pe ale noastre cam cu 100:1. Aceste gene, nu numai că sunt mai numeroase decât ale noastre, dar acţionează şi după reguli diferite. În timp ce noi nu putem transmite ADN-ul decât copiilor noştri, bacteriile şi alţi microbi îşi pot transmite genele de la unii la alţii.

De exemplu, bacteriile digestive ale japonezilor conţin o genă care-i ajută pe aceştia să digere algele. Au „împrumutat-o” de la o specie oceanică care s-a strecurat în intestinele japonezilor prin intermediul bucăţilor de sushi nepreparate.

Acesta este un exemplu izolat, dar astfel de „transferuri genetice orizontale” sunt destul de frecvente. Când Chris Smillie şi Mark Smith de la MIT (Massachusetts Institute of Technology) au analizat genoamele a peste 2.200 de specii de bacterii, au descoperit 10.000 de gene care au fost recent schimbate. Aceste gene erau identice în peste 99% din cazuri chiar dacă proveneau de la bacterii care erau înrudite la distanţă. Este probabil ca acestea să se fi transferat de la o specie la alta, decât să fie moştenite de la celula mamă la celula fiică.

Corpurile noastre se dovedesc a fi focare de transferuri orizontale. Aproximativ jumătate din speciile de bacterii din studiul lui Smillie şi Smith face parte din microbiomul uman – termen ce face referire la microbii colectivi şi genele pe care le poartă. Aceste gene au o probabilitate de 25 de ori mai mare de a fi schimbat gene între ele decât cele care nu au nicio legătură cu specia umană. Axa X reprezintă relaţiile evolutive dintre două specii de bacterii: cu cat sunt mai îndreptate spre dreapta, cu atât se află într-o relaţie mai îndepărtată. Axa Y prezintă frecvenţa tranzacţiilor genetice.

Acest grafic ne arată că aceste schimburi sunt în mare parte dictate de mediile în care diferite specii trăiesc. Pentru bacterii, corpurile noastre sunt lumi cu habitate diferite, de la o axilă, asemenea unei păduri ecuatoriale la un antebraţ asemănător cu un deşert. Poate surprinzător, speciile care populează aceleaşi părţi ale corpului sunt în mod special parteneri de tranzacţii. Chiar şi acelea care trăiesc în gingii, de exemplu, sunt mai predispuse în a schimba gene cu alte specii gingivale decât cele care trăiesc în altă parte a cavităţii bucale.

În acest mod, ecologia păcăleşte istoria şi geografia. Bacteriile care sunt separate prin miliarde de ani de evoluţie încă sunt capabile să transfere gene de la unele la altele, aşa cum pot speciile care trăiesc pe diferite continente – ceea ce contează este că împart acelaşi mediu înconjurător. Dacă acesta este cazul, au şanse mult mai mari să tranzacţioneze gene decât rudele apropiate din medii diferite.

Aceste gene sosite transformă bacteriile într-unele mult mai bine adaptate la nişele lor, exact ca genele de digestie ale algelor ce permit sistemului digestiv al japonezilor să utilizeze un aliment frecvent întâlnit. Genele benefice tind să se înmulţească rapid în rândul speciilor locale. Căutându-le, Smilie şi Smith speră să identifice aşii care le oferă bacteriilor un avantaj într-un mediu dat. Deja au început să identifice gene transferate asociate vieţii în izvoare sau soluri cu temperaturi ridicate, cât şi acelea care le permite bacteriilor patogene să producă infecţii şi să reziste antibioticelor.

Ultimul grup ne-ar putea fi de mare folos. De exemplu, bacteria care produce meningită are 24,000 de gene misterioase. Nimeni nu ştie ce fac şi ar dura prea mult ca să fie testate toate în vederea identificării celei, dacă există una, care ajută bacteria să infecteze oamenii. Dar Smillie şi Smith au descoperit că 13 dintre aceste gene au fost primite de curând de la alte specii – sunt un bun punct de pornire.

Au identificat, de asemenea, alte 42 de gene rezistente la antibiotice care au pătruns în microbiomul uman de la bacteriile care contaminează mâncarea sau trăiesc în animalele de la fermă. Aceşti microbi pot servi drept mărturie pentru "apărările" genetice care se regăsesc apoi în infecţiile umane.

Smillie şi Smith au descoperit că 43 de gene rezistente din microbiomul uman nu numai că au fost transferate între bacterii, dar au depăşit chiar graniţe naţionale. Genele erau identice în mostre de diferite specii bacteriene din diverse ţări. Nimic nu sugerează că bacteriile noastre sunt conectate în diverse moduri, care merg dincolo de corpurile sau chiar graniţele naţiunilor noastre. Dacă introducem noi gene, să spunem pentru antibioticele rezistente, într-o zonă geografică restrânsă, în scurt timp acestea vor ajunge în alte părţi ale globului.