Kompetisi Mutasi Gen Populasi Bakteri Escherichia coli dalam Evolution in Action

Tinuku
News KeSimpulan.com - Dalam evolusi, masa lalu benar-benar bisa menjadi yang pertama. Bakteri eksperimen menunjukkan bagaimana underdog akhirnya dapat naik daun.

Para peneliti mengadu domba dua klon bakteri Escherichia coli dalam evolution in action. Bakteri yang dulu tampaknya ditakdirkan untuk kalah akhirnya dapat menggunakan potensi tersembunyi mereka untuk menyalip dalam kompetisi di piring petri secara realtime.

Penelitian yang dipimpin oleh Richard Lenski, evolusionaris dari Michigan State University di East Lansing, dan Jeffrey Barrick, biokimiawan dari University of Texas di Austin, mengamati bakteri Escherichia coli yang dibudidayakan sejak tahun 1988 dan telah menurunkan lebih dari 50.000 generasi.

Eksperimen memutar ulang bahwa evolusi menyelesaikan perdebatan mengenai apakah seleksi alam menghasilkan output yang sama setiap waktu ataukah kejutan yang terjadi di sepanjang jalan. Eksperimen juga bertujuan untuk memahami mekanisme genetik yang mendorong evolusi.

Dalam laporan ke Science, Lenski dan rekan-rekannya merujuk pada sebuah konsep baru dalam biologi evolusi. Masalahnya apakah beberapa perubahan dalam DNA organisme yang berbeda memberikan potensi evolusi, maka satu piring petri dengan dua strain bakteri bersaing untuk mendominasi. Setelah 500-1500 generasi berkembang, siapa yang akan menang?

Pementasan pertempuran hidup klon E. coli terhadap satu sama lain, para peneliti menunjukkan bahwa pemenang akhir jarang mendominasi di awal yang berutang keberhasilan mereka untuk mutasi gen tertentu. Sebaliknya, underdog pada akhirnya menang. Seperti pelari di awal etape menjaga energi, mereka tetap bermutasi walau sederhana namun berharga yang pada akhirnya penting bagi kelangsungan hidup dan dominasi di akhir etape.

Mutasi ini kurang dramatis karena mereka bermain kekuatan dari genom yang mendasari secara keseluruhan, sedangkan mutasi "menyolok" yang memberikan keberhasilan awal secara dramatis tidak stabil pada seluruh genom yang muncul lambat.

Pada tahun 2008 ketika E. coli mencapai 31.500 generasi, tim Lenski menemukan bukti baru untuk evolusi E. coli yang sebelumnya bergantung pada glukosa saja memiliki kapasitas evolusi mengkonsumsi sitrat juga. Kali ini, peneliti memilih empat pasang yang berbeda klon dan masing-masing pasangan diadu satu sama lain.

Strain terdepan yang mulai mengambil alih cawan petri awal etape, mutasi yang menguntungkan berkembangkan meningkatkan efisiensi topA yaitu gen yang mentranskripsi gen lainnya. Mereka juga mengembangkan mutasi rbs yaitu sebuah gen yang meningkatkan produksi DNA dan RNA.

Tetapi pada akhirnya, seperti dalam dongeng kura-kura dan kancil, mutasi ini terbukti menjatuhkan diri sendiri karena mereka akhirnya memiliki suatu evolusi "tidur" dimana musuh-musuh mereka yang lamban mengembangkan mutasi jauh lebih sedikit namun pada akhirnya penting.

"Ini sangat mengesankan, eksperimen sistematis menunjukkan bahwa evolusi sangat bergantung pada mutasi dikemudian hari," kata Daniel Fisher, biofisikawan dari Stanford University di California.

Fisher mengatakan sangat sedikit yang diketahui tentang dinamika evolusi dan studi ini membantu untuk menjawab pertanyaan apakah terutama terjadi melalui mutasi dramatis dalam gen tunggal atau evolusi stabil di seluruh genom.

Fisher mengatakan bahwa evolusi pra-kompetisi seluruh genom atas pengaruh gen individu pada bakteri memiliki implikasi untuk studi genetika manusia. Ini mungkin untuk menjelaskan mengapa para peneliti gen sering gagal untuk mencoba mengidentifikasi gen individu terkait dengan sifat-sifat yang sangat diwariskan.

Bruce Levin, biolog dari Emory University di Atlanta, Georgia, mengatakan eksperimen menunjukkan bahwa "evolvability" merupakan faktor penting untuk kelangsungan hidup jangka panjang.
  1. Robert J. Woods (Department of Zoology, Michigan State University, East Lansing, MI 48824, USA), et.al. Second-Order Selection for Evolvability in a Large Escherichia coli Population, Science 18 March 2011: Vol.331 no.6023 pp.1433-1436, DOI:10.1126/science.1198914
Richard Lenski http://myxo.css.msu.edu/index.html
Jeffrey Barrick http://barricklab.org/twiki/bin/view/Lab
Daniel Fisher http://biox.stanford.edu/clark/fisher.html
Bruce Levin http://www.biology.emory.edu/research/Levin/
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment