Dunia Hewan: Lalat Buah Menyimpan Transfer Gen Bakteri Terbesar

Nationalgeographic.co.id—Genom lalat buah ternyata tidak hanya terdiri dari DNA lalat buah saja, melainkan mengandung genom lainnya. Ini setidaknya berlaku untuk satu spesies lalat buah.

Penelitian baru dilakukan oleh University of Maryland School of Medicine (UMSOM) Institute for Genome Sciences (IGS) pada gen lalat buah. Penelitian itu menemukan bahwa satu spesies lalat buah mengandung seluruh genom sejenis bakteri. Temuan ini dikenal sebagai transfer materi genetik bakteri-ke-hewan terbesar yang pernah ada. Penelitian baru juga menjelaskan bagaimana ini bisa terjadi.

Para peneliti IGS memakai teknologi pengurutan panjang-baca genetik baru. Ini bertujuan untuk menunjukkan bagaimana gen dari bakteri Wolbachia menggabungkan diri ke dalam genom lalat hingga 8.000 tahun yang lalu. Penelitian ini dipimpin oleh Julie Dunning Hotopp, Profesor Mikrobiologi dan Imunologi di UMSOM dan IGS.

Para peneliti mengatakan temuan mereka menunjukkan bahwa tidak seperti kutilang Darwin atau kacang Mendel, variasi genetik tidak selalu kecil, bertahap, dan dapat diprediksi.

Ilmuwan Barbara McClintock pertama kali mengidentifikasi "gen melompat" pada tahun 1940-an seperti yang dapat bergerak di dalam atau ditransfer ke genom spesies lain. Namun, para peneliti terus menemukan signifikansi mereka dalam evolusi dan kesehatan.

"Kami tidak memiliki teknologi sebelumnya untuk secara tegas mendemonstrasikan genom-dalam-genom ini yang menunjukkan transfer gen lateral yang begitu luas dari bakteri ke lalat," jelas Hotopp. "Kami menggunakan pengurutan genetik yang sudah lama dibaca untuk membuat penemuan penting ini."

Hasil penelitian baru ini telah diterbitkan dalam jurnal Current Biology pada 6 Juni dengan judul Accumulation of endosymbiont genomes in an insect autosome followed by endosymbiont replacement.

Di masa lalu, para peneliti harus memecah DNA menjadi potongan-potongan pendek untuk mengurutkannya. Kemudian mereka perlu merakitnya seperti puzzle untuk melihat gen atau bagian DNA. Pengurutan panjang-baca, bagaimanapun, memungkinkan untuk urutan lebih dari 100.000 huruf DNA. Mengubah satu juta keping teka-teki menjadi satu.

Selain bacaan panjang, para peneliti memvalidasi persimpangan antara gen bakteri terintegrasi dan genom lalat buah inang. Untuk menentukan apakah gen bakteri berfungsi dan bukan hanya fosil DNA, para peneliti mengurutkan RNA dari lalat buah secara khusus. Mencari salinan RNA yang dibuat dari cetakan DNA bakteri yang disisipkan. Mereka menunjukkan gen bakteri dikodekan menjadi RNA dan diedit lalu disusun ulang. Sehingga menjadi urutan yang baru dimodifikasi yang menunjukkan bahwa materi genetik berfungsi.

Analisis urutan unik ini mengungkapkan bahwa DNA bakteri terintegrasi ke dalam genom lalat buah dalam 8.000 tahun terakhir. Mereka secara eksklusif di dalam kromosom 4. Memperluas ukuran kromosom dengan membentuk sekitar 20 persen kromosom 4. Integrasi genom seluruh bakteri mendukung DNA berbasis daripada mekanisme integrasi berbasis RNA.

Hotopp dan rekannya menemukan genom bakteri lengkap dari bakteri umum Wolbachia ditransfer ke dalam genom lalat buah Drosophila ananassae. Mereka juga menemukan genom kedua yang hampir lengkap dan lebih banyak lagi dengan hampir 10 salinan dari beberapa daerah genom bakteri.

"Selalu ada beberapa skeptis tentang transfer gen lateral, tetapi penelitian kami dengan jelas menunjukkan untuk pertama kalinya mekanisme integrasi DNA Wolbachia ke dalam genom lalat buah ini," kata Hotopp.

Wolbachia adalah bakteri intraseluler yang menginfeksi berbagai jenis serangga. Wolbachia mentransmisikan gennya secara maternal melalui sel telur betina. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa infeksi ini lebih mutualistik daripada parasit. Sehingga memberikan keuntungan serangga, seperti resistensi terhadap virus tertentu.

Diurutkan hanya tiga tahun sebelum genom manusia, lalat buah telah lama digunakan dalam penelitian genom karena banyaknya kesamaan genetik lalat-manusia. Bahkan, 75 persen gen penyebab penyakit manusia juga bisa ditemukan pada lalat buah.

“Penelitian baru ini menunjukkan ilmu dasar yang terbaik,” kata Dekan E. Albert Reece, yang juga Executive Vice President Medical Affairs, UM Baltimore, John Z. and Akiko K. Bowers Distinguished Professor, dan Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Maryland. "Ini akan memberikan kontribusi pada pemahaman kita tentang evolusi dan bahkan mungkin terbukti membantu kita memahami bagaimana mikroba berkontribusi pada kesehatan manusia."

PROMOTED CONTENT