Állandó vád, hogy "a baktérium ostor" evolúciójáról nincsenek adatok. Ez a tévedés egyszerűen onnan ered, hogy a mi nagy bölcs vezérünk megírta 1995 –ben, bár ez már akkor sem fedte a valóságot. Hogy kicsit tágítsam a horizontot, különböző baktérium flagellumokról szóló közleményeket szeretnék bemutatni.
A ma vizsgált baktériumunk a Shewanella oneidensis nevű jószág MR-1 törzse. Ez egy talajlakó baktérium, ami képes különböző fémionokat redukálni, így gazdasági fontossága jlentős, most azonban mégsem e miatt lesz szó róla. Mozgékony, ostorral rendelkező baktérium, ami protongrádienst és nátriumion-grádienst is fel tud használni az ostora hajtásához. Ehhez két különböző motor rendszert is kódol a genomja, ám az ostor sejten kívüli részegységeit felépítő fehérjékből csak egyetlen készlettel rendelkezik. Az egyik motor rendszer a Shewanella közeli rokonaira hasonlít, ezt PomAB rendszernek nevezték el, ez a nátriumion-grádienst használó fehrjekomplex. A másik motor azonban semmilyen közeli rokon baktériumra sem hasonlít, a legközelebbi homológja egy Aeromonas baktérium ostora, így ezt MotAB-nek nevezték el.
Állandó vád, hogy "a baktérium ostor" evolúciójáról nincsenek adatok. Ez a tévedés egyszerűen onnan ered, hogy a mi nagy bölcs vezérünk megírta 1995 –ben, bár ez már akkor sem fedte a valóságot. Hogy kicsit tágítsam a horizontot, különböző baktérium flagellumokról szóló közleményeket szeretnék bemutatni.
A ma vizsgált baktériumunk a Shewanella oneidensis nevű jószág MR-1 törzse. Ez egy talajlakó baktérium, ami képes különböző fémionokat redukálni, így gazdasági fontossága jlentős, most azonban mégsem e miatt lesz szó róla. Mozgékony, ostorral rendelkező baktérium, ami protongrádienst és nátriumion-grádienst is fel tud használni az ostora hajtásához. Ehhez két különböző motor rendszert is kódol a genomja, ám az ostor sejten kívüli részegységeit felépítő fehérjékből csak egyetlen készlettel rendelkezik. Az egyik motor rendszer a Shewanella közeli rokonaira hasonlít, ezt PomAB rendszernek nevezték el, ez a nátriumion-grádienst használó fehrjekomplex. A másik motor azonban semmilyen közeli rokon baktériumra sem hasonlít, a legközelebbi homológja egy Aeromonas baktérium ostora, így ezt MotAB-nek nevezték el.
Hogy megfejtsék ennek az ide nem illő motorkomplexnek az eredetét, tizenhat Shewanella izolátumot vizsgáltak meg. Mindben megtalálták a PomAB komplex fehérjéit kódoló géneket, amik közeli homológjai voltak a Shewanella oneidensis MR-1 PomAB génjeinek. Azonban két törzsben egy másik, protongrádiens hajtotta fehérjekomplexet kódoló géneket is találtak, azonban ez a Vibrio baktériumok oldalsó ostoraira (laf rendszer) hasonlított, véletlenül sem az Aeromonasok ostorához. Ezen kívül még három törzsben találtak hasonló fehérjéket, egyben egy MotA gént, MotB partner nélkül, kettő másikban pedig egy MotB fehérjét kódoló gént MotA partner nélkül. A Shewanella oneidensis MR-1 MotAB génjeinek legközelebbi homológja viszont egyértelműen az Aeromonas fajok között találhatóak, kevésbé hasonlítanak a többi Shewanella MotA vagy MotB génekhez. Mindebből arra következtettek, hogy a vizsgált baktérium a protongrádienst is hasznosítani képes ostorát horizontális géntranszferrel szerezte be.
Megvizsgálták, hogy működik –e a két flagellum? Valóban a MotAB motor protongrádienst használ fel, a PomAB motor nátriumion-grádienst, azonban ha a flagellin géneket deletálták, a sejtek egyik grádienst sem voltak képesek mozgási energiává alakítani. Ez megerősítette, hogy a két különböző motor fehérjekomplex ugyanahhoz az effektor fehérjekomplexhez kapcsolódik, ugyanazt az ostort hajtja meg.
Update: Az ábrán ez a kísérlet látható, a baktériumokat szilárd táptalajra helyezték és azt vizsgálták, hogy adott idő alatt milyen messzire jutottak el a leoltási pontból, azaz milyen gyorsan úsztak. A wt jelű minta a vad típus, vagyis az eredetileg begyűjtött baktériumtörzs, láthatóan jól mozog, messzire jut a kiindulási pontból. A delta motAB az a törzs, amelyikből deletálták a motA és motB géneket, vagyis a protongrádienssel működő motort ez is láthatóan jól úszik, jól hasznosítja a nátriumion-grádienst. A delta pomAB törzsből a másik motort deletálták, vagyis csak a protongrádienssel hajtott ostorára támaszkodhat, ez azért még mozog valamennyire, bár láthatóan sokkal rosszabbul, hírből sem jut el olyan messzire, mint a másik motorjukat használó sejtek. A delta pomAB delta motAB törzsből mindkét motort kódoló géneket deletálták, ez mozgásképtelen. A delta flag törzsből pedig az ostor sejten kívüli részét, a filamentumot kódoló gént ütötték ki, ez sem mozog, hiába működőképes mindkét motorja, ha nincs mit meghajtani nekik.
Miért érdekes ez az eset? Állandóan előkerülő érv, hogy két baktérium ostor nem hasonlítható össze, mert azok „más rendszerek”. Sajnos úgy tűnik, a baktériumoknak erről senki sem szólt, itt ugyanis egy olyan eseményt figyelhetünk meg, amikor egy működő ostor egyik fele, a protongrádienssel működő MotAB motor horizontális géntranszferrel átkerült egy másik baktériumba, ahol minden további nélkül képes meghajtani az eredetileg nátriumion-grádiens hajtotta ostort, vagyis ennek a két, egymástól igencsak különböző rendszernek a hibridje is működőképes, az egyik baktérium flagellum motorja képes meghajtani a másik baktérium ostorát, mégpedig nem laborkörülmények között, hanem ez a génátvitel a természetben is megtörténik, semmilyen különösebb gátja sincs, hogy különböző fehérjekomplexek hibridjei is létrejöjjenek.
Anja Paulick, Andrea Koerdt, Jürgen Lassak, Stuart Huntley, Ina Wilms, Franz Narberhaus, Kai M. Thormann1 (2009): Two different stator systems drive a single polar flagellum in Shewanella oneidensis MR-1 Molecular Microbiology 71(4), 836–850
Sexcomb
