Биологи раскрыли 90-летнюю историю одомашнивания бактерии ботокса

Что случилось

Биологи сравнили геномы более тысячи штаммов C. botulinum и нашли ближайших диких родственников армейского штамма, выведенного в 1942 году. Сопоставление с общим предком выявило около 100 изменений, включая 46 точечных мутаций, 44 мелкие вставки и выпадения, перестановку участка хромосомы и потерю более 80 генов.

Среди изменений учёные обнаружили поломку гена mutS, который кодирует белок для исправления ошибок при копировании ДНК. У армейского штамма этот белок укоротился до 9% нормальной длины и перестал работать. Чтобы измерить скорость мутаций, исследователи вырастили 10 линий одомашненного штамма и 20 линий дикого, пересевая единичные клетки. Одомашненный штамм накапливал точечные мутации примерно в 4 раза быстрее дикого, а мелкие вставки и выпадения — примерно в 100 раз быстрее.

Математическая модель показала, что поломка mutS произошла одной из первых, примерно в десятке начальных шагов одомашнивания. В лабораторных условиях микробы не обмениваются генами, и быстрые мутации стали внутренним источником разнообразия. Одомашненный штамм потерял способность образовывать споры, выдерживающие кипячение, и не выживал даже 5 минут при 80 °C, но в ферментере за два цикла пересева занимал больше 93% среды.