Mezidruhová výměna genetického materiálu

Některé bakterie si vcelku běžně mezi sebou vyměňují různě dlouhé úseky DNA. Již velmi dlouho se ví o konjugaci (spájení) některých druhů, při němž dochází k vzájemné výměně části genomu. Všeobecně je znám i přenos kratších úseků bakteriálního chromozomu pomocí plazmidů – malých parazitických molekul DNA.

V 80. letech se však při pokusech s antibiotiky zjistilo, že několik zcela nepříbuzných druhů chovaných společně v kultuře získalo rezistenci proti kanamycinu a neomycinu až překvapivě rychle. Nezávislý vznik mechanizmu, který by potlačil účinek antibiotik u několika druhů téměř ve stejnou dobu, je prakticky vyloučen. Začalo se tedy uvažovat o možnosti přenosu genetické informace i mezi bakteriemi vzdálených vývojových linií.

Tuto domněnku podepřela A. A. Salyersová, která ukázala, že bakterie vystavené působení tetramycinu používají rozličných metod (mnohé z nich zůstávají zahaleny tajemstvím), aby urychlily změny svého genomu.

Výzkumem přenosu DNA mezi bakteriemi odlišného druhu se zabývá A. Pühler. Zjistil, že ke konjugaci, či k obdobě tohoto „sexuálního“ procesu úspěšně dochází i mezi příslušníky nepříbuzných druhů. Různé vnější vlivy prostředí – vysoká teplota, přítomnost alkoholu, příliš vysoká či nízká teplota – inhibují enzym, který štěpí cizorodou DNA proniknuvší do buňky. Ta má pak „dostatek času“ na začlenění do chromozomu „hostitele“.

Jiným mechanizmem přenosu DNA mezi bakteriemi je tzv. transformace, při níž bakterie pohlcují DNA přítomnou volně ve vnějším prostředí. Původně se předpokládalo, že k transformaci dochází spíše výjimečně, neboť DNA je mimo buňku velice nestabilní látkou, M. Khanna však upozornil na minerál montmorillonit, který váže DNA podivuhodným způsobem. Chrání ji před poškozením a zároveň umožňuje její pozdější absorbci bakteriemi.

Třetím způsobem přenosu DNA z buňky do buňky je transdukce při níž viry (přesněji bakteriofágy) „berou“ DNA z jedné bakterie a “dopraví“ ji do jiné. Většina virů má však velmi omezený okruh hostitelů a přenos mezi vzdálenými vývojovými liniemi je spíše vzácností.

Nezůstalo však u bakterií. Agrobacterium tumefaciens je jako přenosce plazmidů do buňek rostlin znám již dlouhou dobu a pro tuto svou vlastnost byl i mnohokrát použit v laboratoři. Přesto se až donedávna předpokládalo, že přenos DNA mezi mnohobuňečnými živočichy není možný. J. V. Bannister však nalezl rybí geny v bakteriích a některé lidské geny roznášené viry pocházejí zřejmě z jiných zvířat.

Přesto, že uvedené jevy byly dostatečně potvrzeny, víme o nich jen málo a ještě méně tušíme o jejich dopadu – kupř. i na teorii neodarwinizmu (Sci. Am. 270, s.11, 1994/6).