Nejstarší fosilní DNA sinic. Okno do evoluce bakterií?

Starobylá DNA (angl. ancient DNA = aDNA) je dnes již běžným nástrojem výzkumu evoluce ve všech skupinách živých organismů, zejména však u rostlin a zvířat. Jde o DNA izolovanou z fosilních zbytků rostlinných pletiv a tkání živočichů, z níž se vybrané geny amplifikují pomocí PCR (polymerázová řetězová reakce). Nejznámější jsou případy DNA získané z těl mamutů či předchůdců moderního člověka staré maximálně několik desítek tisíc let. V případě mamuta byl dokonce získán téměř celý genom a některé laboratoře se pokoušejí o oživení tohoto druhu. Etické otázky tohoto výzkumu ponecháme stranou a ve smyslu velikosti se vydáme směrem opačným, k organismům mikroskopickým.

V porovnání s makroskopickými organismy jsou nálezy starobylé DNA bakterií poměrně vzácné a jejich autentičnost je často zpochybňována kvůli nebezpečí kontaminací recentní DNA současných bakterií. Protože většina druhové diverzity bakterií není ještě dostatečně prozkoumána, autentičnost zkoumané starobylé DNA je většinou těžko prokazatelná. Dalším významným nepřítelem je čas. S přibývající dobou dochází k degradaci DNA, k rozpadu na menší fragmenty, a k vytváření nespecifických artefaktů.

V tomto kontextu přišli Panieri a spol. se zajímavou novinkou. Publikovali krátké sekvence genu pro malou podjednotku ribozomu sinic pocházejících z krystalů sádrovce z miocénu (5,91–5,816 milionu let staré). Sinice (Cyanobacteria) patří k evolučně nejstarším organismům na naší planetě. Díky schopnosti fotosyntézy nejpravděpodobněji formovaly v historii Země složení atmosféry a tím významně ovlivnily evoluci jako celek. Dnes náleží k nejdůležitějším primárním producentům ve většině suchozemských a vodních ekosystémů.

Autoři článku postupovali takovým způsobem, aby co nejlépe zaručili autentičnost zkoumané starobylé DNA. Pro její analýzu byly získány asi dvacetikilové bloky sádrovce, které byly přesunuty do sterilní laboratoře. DNA byla izolována z jednotlivých krystalů nacházejících se uprostřed bloku, aby bylo zamezeno kontaktu s recentní DNA. Byly vytvořeny dvě knihovny DNA sekvencí. Jedna z mikrobiálního společenstva na povrchu sádrovce a druhá ze středu sádrovce. Sekvence byly porovnány a nebyla mezi nimi nalezena shoda. Tudíž se podle autorů práce jedná o nejstarší starobylou DNA sinic, která byla kdy analyzována. Sekvence byly porovnány s databází Gen- Bank (nejobsáhlejší databáze sekvencí DNA) a bylo zjištěno, že jsou velice podobné sekvencím některých recentních sinic (až na 94–99 % shody mezi sekvencemi) pocházejících z prostředí s vysokou salinitou. Krystaly primárního sádrovce totiž vznikají sedimentací ve velmi slaných vodách, zároveň v nich fosilizují i mikrobiální společenstva. Vlákna sinic jsou uvnitř krystalů rozeznatelná dokonce i s použitím světelného mikroskopu. Proto se dá předpokládat, že nalezené fosilní sinice žily zřejmě ve stejném prostředí jako jejich současní příbuzní.

Tento objev může přinést zajímavé důsledky. Mohl by například zodpovědět otázky týkající se rychlosti speciace či dalších evolučních mechanismů u sinic, potažmo bakterií. Otázkou ovšem zůstává autenticita získaných sekvencí zejména kvůli jejich značnému stáří. (Panieri et al., Geobiology 8, 101–111, 2010)