I och med den snabba utveckling av tekniker för att analysera DNA kan man idag bestämma sekvensen av en arts hela genom relativt enkelt, snabbt och billigt. DNA-sekvenserna laddas sedan upp digitalt i stora databaser. Där kan forskare gå in och jämföra DNA från olika arter. Det har då visat sig att överföring av DNA mellan helt obesläktade arter är betydligt vanligare än man tidigare trott. Sedan Darwins tid har mycket av evolutionsteorin baserats på det naturliga urvalet. Att också foga in gener från andra arter i sitt genom kan ge en konkurrensfördel.
De första landlevande växterna ”stal” gener från bakterier
En gelatinös klump på en våt sten ledde till upptäckten att jordbakterier troligtvis hjälpte växterna att erövra land. En tysk fykolog (algexpert) stötte 2006 på en ovanlig alg. Det visade sig att algen upptäckts i Frankrike 1845, men aldrig beskrivits vetenskapligt. Algen fick namnet Spirogloea muscicola.
De första växterna på jorden var vattenlevande alger. För att överleva på land krävdes helt nya egenskaper. Den tyske forskaren med samarbetspartners visade att dessa egenskaper troligtvis ”stulits” från en helt annan art, en jordbakterie som varit landlevande i miljarder år.
Den tyske forskaren med samarbetspartners identifierade 902 gener som Spirogloea muscicola och en nära släkting till den delade med landlevande växter, men som saknades i andra alger. Det rörde sig bland annat om gener som gör att algerna kan klara av uttorkning och andra stressfaktorer.
Växtgen skyddar vita flygare mot växtgifter
Växter skyddar sig mot angripare genom att producera en rad giftiga ämnen. Trots detta fungerar många växtarter som föda för insekter. Nu har forskare hittat en anledning till att vita flygare kan äta giftiga växter utan att ta skada. De har helt enkelt ”stulit” en växtgen och integrerat den i sin egen arvsmassa. Det protein som produceras med genen som mall skyddar insekten mot skadliga ämnen som växter producerar. Forskarnas teori är att genöverföringen skett när ett virus infekterat växten. När sedan vita flygare åt av den virusinfekterade växten förde viruset över växtgenen till insektens arvsmassa. Eftersom det var en fördelaktig egenskap för vita flygaren att kunna avgifta växters försvar spred sig genen inom arten.
Valnöt, wasabi, trädgårdsnejlika och sötpotatis
Forskare har visat att DNA från en jordbakterie finns i så väl odlade som vilda växter. Bland de arter som naturligt modifierats finns humle, valnöt, wasabi, jordnöt, trädgårdsnejlika, amerikanskt tranbär, vitblära, gulsporre och flera arter av tobak.
När DNA:t hos 291 sorter av sötpotatis analyserades visade det sig att det innehåller flera fungerande gener från bakterier. Bakterie-DNA:t i sötpotatisen är uppdelat i två stora sekvenser. Den ena DNA-sekvensen innehåller fyra bakteriegener och den andra fem. Den ena av dessa sekvenser är placerad mitt i en sötpotatisgen, en gen som troligtvis fungerade innan bakterie-DNA:t blev en del av sötpotatisens genom och inaktiverade den.
Att alla undersökta sötpotatissorter innehåller aktiva bakteriegener skulle kunna betyda att en eller flera av dessa gener gett sötpotatisen egenskaper som var fördelaktiga sett ur människans perspektiv. Det skulle i sin tur kunna innebära att människan under domesticeringen valde ut just de vilda föregångare till sötpotatisen som modifierats med bakteriegener.
Ormbunkar
De flesta växter känner av och växer mot blått ljus, men när ljuset filtreras genom det bladverk ormbunkar lever under innehåller ljusspektrat mer rött. Ormbunkars förmåga att blomstra i svagt ljus har kopplats till utvecklingen av en ny gen. Genen kallas neokrom och har uppstått genom att två gener fuserat och blivit till en. Ursprungligen producerade den ena genen ett protein som känner av blått ljus och den andra ett protein som känner av rött. Forskarna tror att neokrom-genen spelat en betydande roll när det gäller utvecklingen av ormbukars mångfald. Neokrom-genen i ormbunke är en horisontellt överförd gen från nålfruktsmossa.
Olika gräsarter
Gräset Alloteropsis semialata har visat sig ha 59 främmande gener i sitt genom, gener som härstammar från minst nio olika arter. De flesta av de horisontellt överförda generna är aktiva och har gett gräset nya egenskaper. Aktiva horisontellt överförda gener har även hittats i fem andra arter av gräs. En av forskarna som studerat horisontell genöverföring i gräs uttrycker det på följande sätt: ”Grasses are simply stealing genes and taking an evolutionary shortcut.”
På gräsmarkerna på Ölands alvar finns många olika livsmiljöer, bland annat varierar jordmånen från vått till torrt och från lågt till högt pH-värde. Även höjden på vegetationen varierar. Fårsvingel är ett gräs som är vida spridd i alla dessa miljöer.
I fårsvingelns genom finns en gen som är viktigt för växtens ämnesomsättning. Genen finns i alla fårsvingelplantor, men vissa individer har en extra kopia av genen som de, via horisontell genöverföring antagligen fått från ett gräs ur släktet gröe. Den extra genkopian medverkar troligtvis till att fårsvingeln kunnat anpassa sig till så många olika livsmiljöer.
Fruktflugor, rundmaskar och primater
Forskare har undersökt genomet hos djur som fruktflugor, rundmaskar och olika arter av primater som människa, schimpans och gorilla. I samtliga av de 40 undersökta arternas genom fanns gener från andra arter. Främst gener från bakterier, andra encelliga organismer och virus. Många av dessa gener kodar för enzymer som är inblandade i till exempel ämnesomsättningen och immunförsvaret.
Ullusen lever i symbios med bakterier
Ullusen lever enbart av växtsafter, en diet som leder till brist på essentiella aminosyror. Det som gör att ullusen trots allt lever och frodas är att den lever i symbios med två bakteriearter, Tremblaya priceps och Moranella endobia. Den ena bakteriearten, Moranella, lever i Tremblaya som i sin tur lever i ullusen. Tillsammans bidrar de två bakteriearterna till att de aminosyror som lusen behöver för sin överlevnad produceras.
Tremblaya har ett väldigt litet genom och saknar många livsviktiga gener, ändå överlever den på något vis. Det har visat sig bero på att ullusen har gener från minst tre andra bakteriearter i sitt genom. Så även om det idag bara är tre arter som lever i symbios är det genetiskt material från sex arter som får symbiosen att fungera.
Tremblaya-bakterier som lever i en annan art av ullus klarar sig utan det symbiotiska förhållandet med Moranella. När dessa bakteriers genom studerades visade det sig att de har 50 fler gener än de som lever i symbios med Moranella. Bland annat gener som gör att den kan producera essentiella aminosyror utan hjälp av Moranella.
Hoppande element skapar variation
Ingen variation – ingen evolution. Transposoner kan skapa variation. De hoppar runt i genomet och hamnar de till exempel mitt i en gen kan genen slås eller uttrycket från genen förändras.
Vissa egenskaper som modifierats av de hoppande DNA-elementen har vi människor bevarat. Blodapelsinen uppstod till exempel genom att en transposon placerade sig intill en Ruby-genen som aktiverar produktionen av rött pigment. För att det röda pigmentet ska bildas krävs både sol och kyla under mognadsprocessen. Den enda tillförlitliga platsen att odla blodapelsiner är kring vulkanen Etna på Sicilien där odlingsförhållandena är idealiska. Ruby-genen finns även i de gula apelsinerna men där är den inaktiv. De olika färgerna på prydnadsväxten Blomman för dagen beror nästan uteslutande på transposoner, liksom den ovala formen på vissa tomatsorter.
I 26 av de 40 växtarter som analyserades hittade forskare transposoner från andra arter och det rörde sig inte bara om överföring av DNA mellan närbesläktade arter. Forskarna visade att genetiskt material har överförts från till exempel tomat till böna och från poppel till persika.
Den forskare som upptäckte de hoppande elementen var Barbara McClintock. Hon studerade färgen på olika majskorn. För sin upptäckt tilldelades hon nobelpriset i fysiologi eller medicin 1983.
Uppdaterad februari 2022
