Microorganismele care trăiesc în solurile antarctice dobândesc frecvent material genetic de la alte organisme, inclusiv de la specii evolutiv îndepărtate, pentru a-şi menţine procesele energetice esenţiale în condiţii extreme, potrivit unui studiu coordonat de cercetători din cadrul programului Securing Antarctica's Environmental Future (SAEF) al Universităţii Monash şi publicat în Nature Communications, relatează surse ştiinţifice.
Transferul orizontal de gene şi adaptarea la medii ostile
Analiza a vizat microorganismele identificate în solurile din 16 situri deşertice antarctice din zona gheţarului Mackay, în perimetrul Văilor Seci McMurdo. Cercetătorii au evaluat tiparele de transfer orizontal de gene (TOG) şi semnele de selecţie pentru a înţelege cum îşi completează microbii funcţiile biologice necesare în medii cu resurse energetice şi nutritive sever limitate.
Rezultatele arată că, în cazul microbilor din sol, genele implicate în producerea de energie sunt cedate şi preluate mai frecvent decât s-ar fi anticipat pe baza modelelor pentru alte tipuri de material genetic. În contrast, în mediile cu climă temperat‑umidă, genele legate de metabolism energetic tind să fie transferate mai rar.
„Transferul frecvent de gene ar putea ajuta microbii să-şi menţină procesele biologice esenţiale, întrucât condiţiile extreme limitează energia disponibilă pentru diviziunea celulară, iar microbii tind să aibă genomuri de dimensiuni mai mici”, a explicat Peng Yongyi, doctorand în cadrul SAEF şi autor principal al studiului.
Implicări biologice şi ecologice
Concluzia cercetătorilor este că TOG reprezintă o strategie evolutivă importantă pentru comunităţile microbiene din Antarctică, permiţând valorificarea unor resurse limitate şi flexibilitate metabolică într‑un mediu considerat anterior în mare parte „static” sau „inactiv”. Studiul sugerează că, chiar în condiţii de temperaturi foarte scăzute şi umiditate redusă, comunităţile microbiene sunt dinamice din punct de vedere genetic şi adaptativ.
Autorii subliniază că transferul de gene poate implica organisme îndepărtate filogenetic, ceea ce indică existenţa unor mecanisme eficiente de schimb genetic între componentele comunităţii microbiene din soluri antarctice. Această dinamică poate facilita introducerea rapidă a funcţiilor utile, precum cele pentru metabolismul aerobi sau alte căi energetice avantajoase în mediu ostil.
Metodologie şi limite
Studiul s‑a bazat pe secvenţiere genomică şi analize comparative ale materialului genetic colectat din cele 16 situri din zona Văilor Seci McMurdo. Cercetătorii au examinat semnături ale transferului orizontal şi au evaluat frecvenţa transferului pentru diferite categorii funcţionale de gene, evidenţiind în mod particular cele asociate producţiei de energie.
- Număr de situri analizate: 16 (perimetrul Văilor Seci McMurdo).
- Instanţa coordonatoare: programul SAEF, Universitatea Monash, Australia.
- Publicaţie: Nature Communications.
Autorii recunosc că interpretarea rezultatelor trebuie făcută în contextul metodologiilor de secvenţiere şi al limitărilor inerente studiilor de mediu — de exemplu, variabilitatea spaţială şi temporală a comunităţilor microbiene sau posibilele artefacte în detectarea evenimentelor de transfer genetic. Totodată, validarea funcţională a genelor transferate şi a impactului lor asupra metabolismului microbian necesită experimente complementare, în afara analizei strict bioinformatice.
Consecinţe pentru înţelegerea ecologiilor extreme
Descoperirea subliniază importanţa TOG ca mecanism de adaptare în ecosisteme considerate marginale pentru viaţă şi modifică imaginea convenţională a unor microbi „în repaus” în Antarctică. Într‑un context mai larg, rezultatele pot avea implicaţii pentru studiile privind biogeochimia, ciclurile energetice din sol şi chiar pentru astrobiologie, unde mecanismele de transfer genetic ar putea fi relevante pentru supravieţuirea vieţii în alte medii extreme.
Studiul adaugă un element important la înţelegerea modului în care viaţa microbiană se restructurează şi îşi remodelează funcţiile prin schimburi genetice în faţa constrângerilor severe ale mediului.
