Bakteerien evoluutiolle löytyi yllättävä lainalaisuus
Tutkijat ovat löytäneet uuden lainalaisuuden, joka on ensisijainen säätelytekijä bakteeripopulaatioiden evoluutiossa. Näyttäisi siltä, että löydös on yksi tämän vuosikymmen merkittävimmistä bakteerien evoluutioon liittyvistä tutkimustuloksista. Toisin kuin aiemmin uskottiin, bakteerien kykyä lisääntyä ja levitä isäntäorganismilta toiselle eivät säätelekään ensisijaisesti mutaatiot ydinperimässä vaan niin sanottujen apugeenien yleisyys koko populaatiossa.
Uuden havainnon julkistivat professori Jukka Corander ja Dr Nicholas Croucher Nature Ecology & Evolution Advance Online Publication (AOP) - julkaisussa 16.10.2017. He johtivat tutkimustyötä, jossa selvitettiin pneumokokkibakteerien evoluutiota useista maista kerättyjen kohorttiaineistojen avulla.
-Valintapainetta populaatioiden evoluutiossa kuvaavaa uutta simulaatiomalliamme voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi bakteerirokotteita suunniteltaessa, näin niiden teho saadaan maksimoitua, Jukka Corander sanoo.
Ensin sekvensoitiin pneumokokin perimä
Pneumokokkibakteeri on yleinen keuhkokuumeen ja muiden infektioiden aiheuttaja erityisesti pikkulapsilla ja iäkkäillä ihmisillä. Pneumokokeista on löydetty hyvin paljon geneettistä vaihtelua, mutta aiemmin ei ole kyetty selittämään täsmällisesti, mikä evolutiivinen voima tätä monimuotoisuutta ylläpitää.
Selvittääkseen bakteerien evoluutiota tutkijat Jukka Corander ja Nicholas Croucher ryhmineen tarkastelivat pneumokokkibakteerien koko perimää lähes vuosikymmenen kattavista näytteistä useista eri maista.
Sitten kehitettiin ennustava evolutiivinen tietokonesimulaatiomalli
Corander ja Croucher kehittivät yhdessäevolutiivisen tietokonesimulaatiomallin, jonka avulla he saattoivat ennustaa täsmällisesti, miten pneumokokkipopulaatiot eri maissa reagoisivat, kun niissä otettiin käyttöön pneumokokkirokote.
Simulaatiomallin sisältämä lainalaisuus on perua aiemmista eläinpopulaatioiden tutkimuksista, joissa on todettu, että yksittäisen yksilön kyvykkyys suvunjatkamiseen on riippuvainen sen tietyn ominaisuuden yleisyydestä ympäröivässä populaatiossa.
-Esimerkkinä tästä toimivat vaikkapa harmittomat eläinlajit, joiden ulkoasu matkii toista, myrkyllistä lajia, Corander sanoo.
-Kun myrkyllinen laji on riittävän yleinen tietyllä alueella, saa sitä läheisesti muistuttava vaaraton laji hyvän suojan samalla alueella, koska saaliseläimet ovat oppineet välttelemään myrkyllistä ravintoa.
Pneumokokeilla tämä valintapaine toimii käänteisesti niin, että mitä harvinaisempi perimän tietty apugeeni on, sitä enemmän siitä hyötyy bakteeriyksilö, joka yrittää levitä populaatiossa.
Päättelyalgoritmilla kvantifioitiin apugeenien valintapaineen suuruus
Professori Coranderin tutkimusryhmän ja Suomen Akatemian COIN-huippuyksikön kehittämällä uuden sukupolven päättelyalgoritmilla tutkijat pystyivät kvantifioimaan apugeenien valintapaineen suuruuden. Tulos yllätti tutkijat.
Valintapaine oli lähes identtinen kaikissa populaatioissa, vaikka niissä esiintyvät bakteerikannat olivat hyvin erilaisia ydinperimänsä suhteen ja kohortit oli kerätty eri tavoin: osa terveiltä pikkulapsilta ja osa aivokalvontulehdusta sairastaneilta aikuisilta, joita ei oltu rokotettu.
-Hämmästyimme jo ensimmäisistä tuloksista. Aiempien tutkimusten perusteella emme osanneet aavistaa, että tämä lainalaisuus olisi läsnä ja että negatiivinen valintapaine dominoisi niin suuresti sitä, mitä populaatioissa tulee tapahtumaan.
Yleinen evoluutiomekanismi saa tukea aikaisemmasta E. coli -bakteerien aineistosta
Tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että kyseessä on yleinen evoluutiomekanismi, joka vaikuttaa moniin bakteerilajeihin, silloin kun niiden apugeenien määrä perimässä on suuri ja geenien horisontaalinen siirtymä tavallista.
Vahvaa epäsuoraa tukea tälle oletukselle antaa Jukka Coranderin äskettäin julkaisema tutkimus Ison-Britannian verenmyrkytystapauksista kerätystä valtavasta E. coli -bakteerien aineistosta.
http://genome.cshlp.org/content/early/2017/06/29/gr.216606.116.abstract
Tutkimusviite
Corander et al. Frequency-dependent selection in vaccine-associated pneumococcal population dynamics. Nature Ecology & Evolution, http://dx.doi.org/, DOI: 10.1038/s41559-017-0337-x.
Lisätiedot
Jukka Corander työskentelee Oslon yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa, Sangerin genomikeskuksessa Cambridgessa sekä Helsingin yliopiston ja Aalto-yliopiston yhteisessä Helsingin informaatioteknologian tutkimuskeskuksessa, http://www.hiit.fi/. Evoluutivinen epidemiologia on Coranderin keskeisiä teemoja uudessa ERC Advanced Grant EU-tutkimushankkeessa: http://www.hiit.fi/news/erc-advanced-grant-awarded-professor-jukka-corander-4412
Yhteystiedot
Jukka Corander, 050 415 5294, jukka.corander@helsinki.fi
Yhteyshenkilöt
Riitta-Leena InkiViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 448 5770riitta-leena.inki@helsinki.fiKuvat
Tietoja julkaisijasta
PL 3
00014 Helsingin yliopisto
02941 22622 (mediapalvelu) 02941 911 (vaihde) (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen yhteisö, joka tuottaa tieteen voimalla kestävää tulevaisuutta koko maailman parhaaksi. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa Helsingin yliopisto sijoittuu maailman parhaan yhden prosentin joukkoon. Monitieteinen yliopisto toimii neljällä kampuksella Helsingissä sekä Lahden, Mikkelin ja Seinäjoen yliopistokeskuksissa. Lisäksi sillä on kuusi tutkimusasemaa eri puolilla Suomea ja yksi Keniassa. Yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Helsingin yliopiston operatiivinen tulos 2023 oli 16 miljoonaa euroa miinuksella17.4.2024 14:37:06 EEST | Tiedote
Varainhankinta sekä sijoitus- ja rahoitustuotot nostivat kokonaistuloksen plussalle. Yliopisto lisää sijoitustoiminnan tuotonjakoa perustehtävään seuraavien viiden vuoden ajan.
Pelastakaa tiede! -dokumenttielokuva kertoo tieteen evakuoinnin tarinan17.4.2024 10:28:01 EEST | Tiedote
Kirjailija, FT Anna Kortelainen, Kansalliskirjasto ja Kirjastokaista ovat tuottaneet yhteistyössä dokumentin, joka pureutuu Kansalliskirjaston aineistojen evakuointiin talvi- ja jatkosodan aikana. Elokuva julkaistaan 17.4.2024 Kirjastokaistan verkkosivuilla sekä Kansalliskirjaston Youtube-kanavalla.
Kutsu medialle: Tule seuraamaan Viikin tutkimustilan lehmien keväistä laitumellelaskua 4.5.!15.4.2024 14:44:21 EEST | Tiedote
Helsingin yliopisto, Valio ja maatalousylioppilaiden yhdistys Sampsa kutsuvat median edustajat osallistumaan Suomen urbaanimpien lehmien laitumellelaskuun Viikin tutkimustilalla lauantaina 4. toukokuuta.
Diabeteslääke voi tehostaa immuunipuolustuksen taistelua rintasyöpää vastaan12.4.2024 10:11:23 EEST | Tiedote
Tyypin 2 diabeteslääke metformiini voi tutkimuksen mukaan auttaa elimistön immuunijärjestelmää tunnistamaan paremmin syöpäsoluja ja tehostaa puolustusreaktiota niitä vastaan.
Suurten suojelualueiden merkitys korostuu pohjoisten lintulajien suojelussa12.4.2024 09:31:44 EEST | Tiedote
Nykyinen suojelualueverkosto ei riitä hidastamaan kylmään sopeutuneiden, pohjoisten lajien, kuten järripeipon, taantumista pohjoisella pallonpuoliskolla, osoittaa Helsingin yliopiston tuore tutkimus. Tehokkain tapa hidastaa pohjoisten lajien häviämistä on suurten suojelualueiden perustaminen.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme