미생물 학자 Jillian Banfield와 그녀의 동료들이 3 년 전 습지 환경에서 진흙 샘플을 빗기 시작했을 때, 그들은 큰 박테리아-살해 바이러스에서 DNA 조각을 회수하고 분석하는 것입니다. 그리고 그들은했습니다. 그러나 그들은 또한 예상치 못한 것을 발견했습니다. 이들 샘플의 일부 DNA는 바이러스, 고풍 또는 기타 알려진 세포 공급원에서 나오는 것으로 즉시 인식 할 수 없었습니다. 대신, 게놈 구조는“이전에 본 것과는 구별되는 것 같다”고 Banfield는 말했다.
이달 초 Biorxiv.org Preprint Server에 게시 된 새로운 연구에서 Banfield와 University of California의 동료들은 이러한 이상한 단체의 존재를 발표했습니다. (이 작업은 여전히 동료 검토를 받아야합니다.) 연구원들은 그들이 찾은 것이 새로운 유형의 거대한 바이러스, 플라스미드 또는 기괴한 염색체 일 수 있음을 인정하는 데 선결합니다. 그러나 그들은 또한 DNA가 다른 것들에 속할 수 있다고 제안한다 :그들은 보그라고 불렀다. 외계인 종이 스타 트렉의 종과 마찬가지로 Banfield 's Lab의 대학원생 인 Basem al-Shayeb에 따르면, 이러한 알려지지 않은 요소는 개인을 동화시킨다.
지금까지 다른 과학자들은 일반적으로 Borgs가 무엇인지에 대한 가장 특별한 해석을 받아들이기를 꺼려하는 것 같습니다. 그러나 그들은 더 평범한 해석조차도 본질적으로 유전 적 다양성의 범주에 대해 얼마나 알려진지를 보여줍니다. Cornell University의 분자 생물 학자 인 Cédric Feschotte는“연속체에 대한 다른 유전 적 실체에 대해 생각하기 시작해야한다”고 말했다. 이런 종류의 사고는 게놈의 본질, 미생물 기능 및 잠재적 인 생명 공학적 응용을 찾는 위치에 대해 이해하는 것에 대한 가능성의 세계를 열 수 있습니다.
Al-Shayeb은 Banfield와 그녀의 팀이 처음으로 익숙하지 않은 DNA 서열을 우연히 발견했을 때“900,000베이스가 넘는 요소를 찾는 데 기절했다”고 말했다. "그리고 거기에 암호화 된 유전자의 대부분은 완전히 알려지지 않았습니다." 이로 인해 연구원들은 Borgs가 무엇인지 또는 무엇을하고 있는지에 대한 유전 적 단서가 상대적으로 적었습니다.
그들의 분석에 따르면 거대한 서열은 메탄을 대사하는 "메탄 영양학"고풍 그룹에 존재한다는 것이 밝혀졌다. 서열은 세포 내부에있는 것처럼 보였지만 숙주의 게놈과 분리 된 것처럼 보였다. 그러나 그 요소는 분류하기가 어려워지는 기능의 역설적 조합을 가졌기 때문에 미스터리를 심화시켰다. DNA 서열은 정상적인 고풍 게놈의 일부가 될 수 없었습니다. 그들의 기본 쌍 구성은 너무 달랐으며, 고풍 염색체와 같은 원형이 아니라 선형이었습니다. 그러나 이들은 또한 플라스미드 및 바이러스와 같은 혈관 외 유형의 DNA보다 컸다. 예를 들어, 가장 큰 서열은 가장 큰 알려진 박테리오파지의 게놈보다 길었다. 실제로, 서열은 숙주 고고의 게놈의 크기의 거의 3 분의 1이었다. 이 중 어느 것도 Banfield와 그녀의 동료들이 염색체, 바이러스 또는 플라스미드와 같은 알려진 유전 적 요소에서 볼 것으로 예상되는 것과 일치하지 않았습니다.
서열의 내용도 당황했다. 그들은 메탄 대사, 리보솜 단백질 합성, 세포벽 구조, 질소 이용 및 세포 외 전자 전달에 관여하는 유전자를 포함하여 그들이 거주하는 고고의 유전자를 운반하는 것처럼 보였다. 이러한 기능 중 많은 유전자는 일반적으로 세포의 염색체 외부의 한계 요소에 위치하지 않습니다. 어떤 경우에는 서열이 서로 DNA 조각을 집어 들었던 것처럼 보였다. 연구자들은 심지어 보그가 때때로 다른 고고 사이에서 전달 될 수 있다는 힌트를 보았으며, 이로 인해 한 숙주에서 다른 숙주로 유전자를 운반 할 수 있습니다.
.Banfield는 Borgs가 매우 큰 바이러스 또는 플라스미드 일 가능성을 아직 배제하지는 않았지만, 그녀는 완전히 새로운 유형의 유전 적 요소를 나타낼 수 있다고 가정합니다. 아마도 그녀는 아마도 그들은 한때 독립적 인 Archaea였으며 미토콘드리아 또는 엽록체와는 다른 새로운 풍미가되었습니다.
.다른 과학자들은 여전히 그다지 기꺼이 갈 수 없습니다. 이 연구에 참여하지 않은 네덜란드 Wageningen University의 미생물학자인 Thijs Ettema는“이 시점에서 플라스미드가 될 수 있습니다. "새로운 유형의 플라스미드, 아마도 매우 흥미로운 유형의 플라스미드이지만 플라스미드는 그럼에도 불구하고." 선형 플라스미드는 이전에 Archaea에서 발견되지 않았지만, 크기와 유전자 조성에서 Borgs는 10 년 전에 박테리아에서 발견 된 거대한 선형 플라스미드처럼 보입니다.
.파리의 파스퇴르 연구소 (Pastur Institute)의 바이러스 학자 인 마트 크루 소비치 (Mart Krupovic)는 이러한 박테리아 연구를 염두에두고“예상치 못한 일이 눈에 띄지 않았다”고 말했다. 그러나 그는 그들의 발견은 지구에서 가장 신비한 미생물 중 일부와 관련된 다양한 유전 적 요소를 확대한다고 덧붙였다. 더욱이, 일부 플라스미드는 호스트에게 없어서는 안될 진화하여 염색체처럼 작용하는 것으로 전환 될 수있다. Krupovic은 자신의 크기를 감안할 때 Borgs는“이 구식의 추가 염색체가 될 수 있습니다.”라고 말했다.
반면에 Feschotte는 Borgs와 거대한 바이러스 사이의 유사점을 본다. "나는이 [보고서]가 조금 더 가라 앉게하겠습니다."라고 그는 말했다. 그러나 솔직히 말해서, 그들이 바이러스가 아니더라도 놀랐습니다. " 이 경우“새로운 클래스의 바이러스를 정의 할 가능성이 높습니다.”
.그러나 Borgs가 무엇인지에 관계없이, 그들의 진정한 의미는“이러한 다른 유전 적 개체 사이의 경계는 실제로 유동적이라는 점을 강조하는 데 있습니다. 이러한 요소의 기울기 또는 연속체에서, Banfield의 팀은“염색체와 바이러스, 염색체와 플라스미드 사이에 약간 중간적인 것을 발견했을 수 있습니다. "그리고 그것은 시원 할 것입니다."
Krupovic 은이 점을 반향하여 Borgs가 기생, 공생 및 표준 게놈 특징 사이의“연속성의 간격”을 채울 수 있음을 시사합니다. "그들은 게놈 구조, 크기 측면에서, 발견 될 수있는 유기체 측면에서 다양한 [유전 적] 요소가 얼마나 다양한 방법에 대한 이해를 더합니다." Borgs의 존재는이 스펙트럼의 다른 많은 DNA 개체가 아직 발견 될 수 있음을 의미 할 수 있으며, 일부는 이미 과학자들의 수집 된 데이터에 앉아서 발굴되기를 기다리는 것입니다.
사실이라면, Archaea는“너무 많은 미친 듯이있는 곳이기 때문에 Archaea는 그들을 찾기에 좋은 곳이 될 것입니다. Al-Shayeb는 진핵 생물 및 박테리아와 비교하여 Archaea는 학사와 저평가된다고 지적했다. “일부 Archaea는 두 세포로 나누지 않습니다. 그들은 세로 나눕니다. Archaea에는 많은 미스터리가 많이 있습니다.”라고 그는 말했다
사실, 보그스를 발견하는 데 너무 오래 걸렸던 이유 중 일부는 거의 모든 알려진 고고한 종들과 마찬가지로 그들의 숙주 고고가 실험실에서 배양 된 적이 없다는 것입니다. 대신, Banfield와 그녀의 동료들은 메타 게노 학적 방법에 의존하여, 완전한 서열을 재 조립하기 위해 수조 조의 작은 DNA 조각을 함께 꿰매어 놓았다.
.Banfield는“우리는 진흙과 작은 DNA로 시작 하여이 이야기를 정리했습니다. "요즘 생물 정보학으로 할 수있는 일이 놀랍습니다."
그러나 한 가지 한계는 연구자들이 BORG에 대해 알고있는 모든 것이 유전자 데이터의 추론이라는 것입니다. 그들은 아직 아무것도 확인하기 위해 Borgs를보고 실험 할 수 없었습니다. 그들은 보그가 사용 된 게놈 재구성 기술의 환상적인 부산물 일 가능성을 완전히 배제 할 수는 없습니다. 앞으로, 추가 메타 게놈 분석과 호스트 고풍을 배양하려는 추가 시도는 시퀀스가 무엇인지, 무엇을하는지 이해하는 데 중요 할 것입니다.
Banfield, Al-Shayeb 및 동료들은 종이에서 일부 BORG가 메탄 산화를위한 유전자를 가지고 있기 때문에 유전자 요소는 언젠가 환경에서 메탄을 제거하고 기후 변화를 억제하는 데 도움이 될 수 있다고 추측했습니다. Ettema는“그러나 우리는 아직 거기에 없습니다. 과학자들은 먼저 잠재적 인 응용과 환경에 미치는 영향을 조사하기 전에 BORG의 유전자가 발현되는지 여부를 결정해야합니다.
.다른 많은 연구 라인은 훨씬 더 빨리 유익 할 수 있습니다. Banfield는 Borgs에서“탐색해야 할 유전자의 거대한 인벤토리가있다”고 말했다. "발견해야 할 것이 많다고 확신합니다. 우리가 아직 상상하지 못했다는 사실을 밝혀 낼 수있는 기능."
."다른 것은 명백하지 않지만 여전히 평범한 시야에 숨어 있습니까?" Feschotte가 물었다. 그를 위해, Borgs에 대한 새로운 작품은 고무적입니다. “나가서 나 자신을보고 싶게 만들고 싶어합니다. 나도 놀고 싶어요.”
