Mobiel DNA, ook wel transposons of springgenen genoemd, zijn DNA-segmenten die binnen dezelfde cel door het genoom kunnen bewegen. Hoewel men ooit dacht dat deze DNA-sequenties grotendeels parasitair en schadelijk waren voor de organismen die ze dragen, laat nieuw onderzoek zien hoe mobiel DNA fitnessvoordelen kan bieden aan planten en dieren, waardoor hun gastheren zich kunnen aanpassen en overleven in veranderende omgevingen.

Plantenwetenschappers van de Universiteit van Missouri ontdekten dat mobiel DNA een belangrijke rol kan spelen bij de aanpassing van planten.

"Mobiel DNA heeft het potentieel om diepgaande veranderingen in plantengenomen aan te brengen, en dat heeft een effect op het vermogen van planten om zich aan te passen en te overleven in verschillende omgevingen", zegt Timothy Vision, hoogleraar plantenwetenschappen van de curatoren en directeur van de Christopher S. . "Planten met meer mobiel DNA hebben waarschijnlijk nieuwe genen die gunstige eigenschappen kunnen verlenen, zoals ziekteresistentie of tolerantie voor droogte of hitte."

Plantenfysioloog Vision ontdekte ook dat mobiel DNA planten kan helpen de negatieve gevolgen van inteelt te vermijden.

"Planten planten zich vaak voort door zelfbevruchting, wat lijkt op menselijke incest. Het probleem is dat inteelt tot genetische defecten kan leiden, net zoals bij mensen", zegt Vision. "Interessant genoeg ontdekten we dat planten met meer mobiel DNA beter in staat waren de schadelijke effecten van inteelt te vermijden dan planten met minder."

Evolutiebioloog Austin Mast ontdekte dat mobiel DNA ook adaptief kan zijn en ook fitnessvoordelen kan bieden voor dieren.

"Van veel transponeerbare elementen wordt vaak gedacht dat het nutteloze DNA-parasieten zijn, maar we ontdekten dat transponeerbare elementen een soort daadwerkelijk kunnen helpen gedijen in bepaalde omgevingen", zegt Mast, assistent-professor bij de afdeling Biologische Wetenschappen van MU. "We ontdekten bijvoorbeeld dat de fruitvliegpopulaties een grotere kans hadden om te overleven en zich voort te planten wanneer transponeerbare elementen aanwezig waren, vergeleken met populaties zonder transponeerbare elementen."

Vision en Mast legden uit dat de voordelen van mobiel DNA evolutionaire kosten met zich meebrengen.

"Het voordeel van mobiel DNA is dat het relatief gemakkelijk nieuwe genen kan creëren", zegt Mast. "Dit kan echter ook problematisch zijn omdat de overgrote meerderheid van de veranderingen die transponeerbare elementen veroorzaken waarschijnlijk schadelijk zijn. De meeste door transposon geïnduceerde mutaties zullen waarschijnlijk de genfunctie aantasten in die mate dat een nieuwe variant schadelijk zal zijn en daarom uit de populatie zal worden geëlimineerd. De evolutionaire omzet is dus buitengewoon hoog voor transponeerbare elementen, en velen evolueren om zich meer door het genoom te verspreiden dan andere. Ondanks de potentiële negatieve evolutionaire aspecten van transposons, heeft ons werk ontdekt dat er een netto fitnessvoordeel kan zijn aan het hebben van meer transposons.

De onderzoekers legden uit dat hun werk nieuw licht werpt op hoe mobiel DNA een drijvende kracht kan zijn achter de evolutie en de geschiktheid van sommige soorten ten opzichte van andere.

"Het verhaal van hoe transposons en hosts samen evolueren is fascinerend", zegt Mast. "Transposons worden vaak gezien als de plaag van het genoom, maar ons onderzoek laat zien dat ze daadwerkelijk nuttig kunnen zijn voor de gastheer wanneer de gastheer zich in een veranderende omgeving bevindt."