Nem, ez nem egy újabb alacsony költségvetésű sci-fi film alapötlete, istent játszó őrült tudósokkal. Ezt az "őrületet" az anyatermészet mindenféle emberi beavatkozás nélkül, a saját szakállára vitte véghez és nem először! A Science 2007 szeptemberi számában, egy a kutatók által már jól ismert szimbionta/parazita baktériumról derült ki, hogy génjeinek jó részét "biztonságba helyezte" több különböző rovar- és fonálféreg fajban.

A mai soksejtű élőlények mind sejtmaggal és különböző sejtszervekkel rendelkező (eukarióta) egysejtűekből jöttek létre. De maga az eukarióta sejt is valami baktérium-szerű lényből keletkezett. Hogyan alakultak ki e sejtszervek? Egyes esetekben - mint a minden eukariótában megtalálható mitokondriumok esetében -, nagyon valószínű, hogy eredetileg önálló baktériumok voltak. Ezek a szimbiózisnak olyan szintjére jutottak, hogy a bennük található fehérjék egy részét is a gazdasejtek kódolják a sejtmag DNS-ben. Ez azt jelenti, hogy a mitokondriumokban található fehérjék egy része a mitokondrium saját DNS-ben másik része a sejtmagi DNS-ben van kódolva. Az ős-mitokondriumok "háziasítása" több mint 1 milliárd évvel ezelőtt, vagyis elég régen történhetett. Mondhatnánk "régi lemez", de úgy tűnik ezt a lemezt az evolúció újra "felrakta" a közelmúltban. Ugyanis valami nagyon hasonló dolog kezdődött el nemrég a rovar- és féregvilágban is.

A baktérium
A Rickettsiaceae családba tartozó Wolbachia pipientis nevű baktérium egy széles körben elterjedt endoszimbionta/endoparazita. Az összes rovarfajta 20%-ban valamint több fonálféreg fajban is megtalálható. A Rickettsiaceae család már önmagában is érdekes az embernek, elég az RMSF-re (Rocky Mountain Spotted Fever) kullancsok által az USA területén terjesztett Rickettsia-fertőzésre gondolni. Ez a betegség kezelés hiányában az esetek 30%-ban okozott régebben halált, ma ez az arány az antibiotikumos kezelésekkel 4%-ra csökkent.
A Wolbachia különlegessége abban rejlik, hogy a megfertőzött fajok sejtjeinek belsejében él - az ábrán (köszönet a PLoS-nak) egy rovarsejt belsejében látható. Ettől persze még csak egy "sima" endoszimbionta / endoparazita lenne, nem pedig különleges. Az igazi furcsaság az, hogy előszeretettel fertőzi meg az ováriumokat és magukat a germinális vonal sejtjeit, vagyis a petesejteket. Ezen túlmenően a megfertőzött petesejtere, majd embrióra hatva - képes több különös jelenséget létrehozni, így például partenogenezist, vagyis szűznemzést kiváltani, megölni a hím utódokat vagy átalakítani őket kvázi-nőstényekké, egy szóval eltologatja a nemek arányát a nőstények javára. Ugyanakkor megvédi a már fertőzött nőstényt a további, más fajta Wolbachia törzsek támadásától. Mindez nyilvánvalóan a Wolbachia elterjedését segíti elő. Egyes esetekben  nagyon szoros a gazda-szimbionta kapcsolat - hiányában egyes fonálféreg fajok nőstényei még sterillé is válnak amennyiben antibiotikummal "meggyógyítják" őket. Ami rossz a fonálféregnek, az jó az embernek...

Onchocerciasis
Ez az Onchocerca nevű kis fonálférgecske - amely nekem első látásra nagyon hasonlít Nobel díjas társához - egy nagyon kellemetlen betegség az un. onchocerciasis vagy más néven folyó-vakság (river blindness) okozója. Ma a Szaharától délre eső területeken évi mintegy 200-300ezer ember megvakulását okozza, bár ennél sokkal több ember szenved a betegség egyébb kellemetlen és néha veszélyes tüneteitől (lásd csúnya kép jobbra...).
Így jelenleg ez a második leggyakoribb oka a fertőzés által bekövetkezett megvakulásoknak. A probléma, hogy a jelenlegi gyógyszerek a fonálféreg kicsinyeit pusztítják el, az azokat folyamatosan termelő felnőtt férgekkel nem tudnak mit kezdeni. Így a féreg-ellenes kezelések csak ideiglenes gyógyulást eredeményeznek. Az áttörés a betegség kezelésében már nincs messze, hála annak, hogy rájöttek, a fonálféreg szimbiontája, a Wolbachia baktériumok nélkül a féreg elveszti szaporodóképességét, így a baktériumok "egyszerű antibiotikumos" kiölésével és a szokásos féregellenes szerek együttes adagolásával nagyon hosszú időre tünetmentessé tehetők a betegek (lásd Hoerauf valamint Taylor és munkatársai írását a témában).

Genom a genomban
Az embert közvetlenül és azonnal érintő kérdéseken túl azonban globálisabb jelentőséggel bír a poszt legelején beharangozott tudományos felfedezés. Kiderült ugyanis, hogy az egyik gyümölcslégy-fajta, a Drosophila ananassae genomjában ott van gyakorlatilag az egész Wolbachia-genom! Az egymástól távol eső 45 Wolbachia-gén közül 44-et találtak ugyanis meg a légy sejtmagi genomjában. A képen itt lent, a légy politén kromoszómarészlete látszik (a piros festődés propidium jodidnak köszönhető, amely egy DNS-t festő fluoreszcens festék). A politén kromoszómák a muslinca nyámirigyének sejtjeiben található speciális óriáskromoszómák, amelyek néhány ezer egymás melletti párhuzamos kromatidából állnak. A nagy sárga nyíl mutat arra a részre, ahol a kutatók felfedezték a Wolbachia egy génjét (sárgászöld terület). A D. ananassae különböző területekről (itt nagyon különbözőre kell gondolni, úgyismint Hawai, India, Malajzia, Indonézia) begyűjtött példányaiban a baci-gének mindegyikben ott voltak és 99,9%-os egyezést mutattak, ezen felül a D. melanogasterben is megtalálható Wolbachia-génekkel 97,7%-os volt az egyezés.

Mi következik ebből? Hogy a világon elterjedt D. ananassae törzsek egy olyan közös őstől származnak amely már rendelkezett a Wolbachia-génekkel. A bejuttatott gének ráadásul nem tekinthetők egyszerűen potyautasnak, mert ugyanebben a cikkben (Science 317:1753, 2007) kimutatták azok viszonylag alacsony szintű expresszióját, aktivitását is. A D. ananassae-n kívül még sok más fajt vizsgáltak meg, amelyek közül még 14-ben volt kimutatható Wolbachia-fertőzés és ezek közül 7 faj genomjában találtak Wolbachia géneket. Ezek között vannak gyümölcslegyek, fonálférgek, darazsak és szúnyogok is.
Ime néhány kép azokról a fajokról, amelyekről kimutatták, hogy Wolbachia géneket hordoznak:

Culex sp.	Nasonia sp.	Brugia sp.

Mit csinálnak a baktériumgének az állatokban, miért jó ez nekik (vagy miért nem rossz) - csak találgatások vannak egyelőre. A horizontális géntranszfer, vagyis a gének nem leszármazás következtében létrejövő továbbadása, már bizonyított volt baktérium-baktérium, baktérium-(eukarióta) egysejtű között, de ez az első eset, hogy magasabbrendű lény - és rögtön több különböző faj! - és baktérium közötti gén-átadást bizonyítottak. Mindezek alapján a szerzők jogosan vetik fel, hogy a különböző állatok és növények genomjának feltérképezésekor "előkerülő" bakteriális géneket nem kéne automatikusan kitörölni az adatbázisokból, ahogy azt eddig tették. Lehet, hogy nem szennyeződésként került a viszgált faj DNS-mintájába a bakteriális DNS, hanem eleve ott volt!

Források:
Hotopp, Science 317:1753 (2007)
Hoerauf, B.M.J. 326:207 (2003)
Taylor, Lancet 365:2116 (2005)