Ученые реконструировали геномы ранее не встречающихся бактерий плейстоцена. ДНК этих микроорганизмов содержала последовательности с неизвестными функциями. Исследователи внедрили эти участки в геномы современных бактерий, в результате чего получили новую группу органических соединений — палеофураны. Полученные данные открывают перспективную область исследований природных веществ, которые синтезировались на Земле тысячи лет назад, но потенциально могут использоваться в будущем при разработке лекарств. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Генетическая информация каждого живого организма хранится в молекулах ДНК. После смерти ДНК разрушается и распадается на фрагменты. Ученым, работающим с ископаемым материалом, требуется собрать все эти фрагменты и расставить в правильной последовательности. ДНК содержится в организмах не в единичном количестве и рушится непредсказуемо, поэтому в пробах обычно собираются фрагменты разной длины. Современная вычислительная техника способна сопоставить их между собой и собрать вместе, восстановив таким образом исходную цепочку. Однако чем древнее ДНК, тем сильнее она разбита на очень короткие фрагменты, которые трудно расставить в правильной последовательности.
Международный коллектив ученых полностью пересмотрел уже существующие технологии по расшифровке древней ДНК. После трех лет тестирования и оптимизации они реконструировали ДНК возрастом до 100 тысяч лет. «Нам пришлось полностью пересмотреть наш подход. Теперь мы можем начать с миллиардов неизвестных фрагментов древней ДНК и систематически упорядочивать их в давно утраченные бактериальные геномы ледникового периода», — рассказывают авторы исследования.
Ученые восстановили бактериальные геномы, заключенные в зубном камне неандертальцев и людей современного типа. Зубной камень формируется в течение жизни: на поверхности зуба откладываются минеральные компоненты, в которых замуровываются бактерии. Исследователи реконструировали геномы бактерий полости рта, а также обнаружили виды, ДНК которых раньше не описывалась. Среди них были бактерии рода Chlorobium. В их геномах ученые выделили гены с еще неизвестными функциями.
С помощью биотехнологических методов авторы встроили в геном современных бактерий эти гены. В результате микроорганизмы синтезировали химические вещества, которые кодировала древняя ДНК. Исследователи открыли новую группу продуктов, которую назвали палеофуранами. Полученные соединения потенциально могут использоваться в синтезе антибиотиков и других лекарств. Таким образом, ученые повысили разнообразие натуральных продуктов микробиологического происхождения.
«Это первый шаг к открытию скрытого химического разнообразия микробов прошлого Земли. Мы смогли разработать технологии, необходимые для воссоздания молекул, произведенных сто тысяч лет назад», — дополняют исследователи.
Автор: Анна Дегтярь.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
