De talrijkste zeebacterie leeft zonder junk-DNA

De in zee levende bacterie Pelagibacter ubique heeft vrijwel geen zogeheten junk-DNA in zijn genoom. Dat concluderen Amerikaanse genetici onder leiding van Eric Mathur van Diversa Corporation in San Diego nadat zij het gehele genoom van de bacterie in kaart hebben gebracht (Science, 19 aug).

Junk-DNA is het deel van het genoom waarop geen genen liggen. De functie is onduidelijk. Bij veel organismen is het aandeel junk-DNA groot, bij de mens zo'n 95%. Maar er is veel variatie, de Japanse kogelvis is beroemd om zijn vrijwel afwezige junk-DNA.

Het efficiënte genoom van P. ubique draagt er zeker toe bij dat de bacterie met 1.308.759 basenparen ook het kleinste genoom heeft van alle tot op heden onderzochte eencelligen die zelfstandig kunnen leven. Alleen parasitaire micro-organismen zoals Mycoplasma genitalium hebben een kleiner genoom, maar die kunnen niet leven buiten een gastheer. Niettemin heeft de bacterie de complete biochemische machinerie aan boord om alle twintig aminozuren te kunnen maken.

Tussen de genen van Pelagibacter zitten nauwelijks zogeheten `spacers', gemiddeld zijn deze tussenstukjes niet langer dan drie basenparen. Ook duplicaten van genen komen nauwelijks voor, en de paar die er wel gevonden zijn al al zeer lang geleden ontstaan. Hoewel het DNA zeer compact is, vult het nog altijd eenderde van de cel van de bacterie.

Het genoom van Pelagibacter verschilt hemelsbreed van dat van andere mariene bacteriën die inmiddels genetisch ontrafeld zijn, zoals Vibrio en Shewanella. Het nu ontrafelde genoom is een derde tot een kwart kleiner dan dat van de bekende zeebacteriën, en ook zitten er belangrijke verschillen in de regulatiesystemen die de stofwisseling aansturen. Zeebacteriën met grote genomen reageren op plotseling beschikbaar komende voedselstromen door razendsnel te delen. Pelagibacter heeft daarentegen een rustiger leefstijl en groeit op het opgeloste organische koolstof in zee. Ook kan de bacterie zelf de energie uit zonlicht benutten, door een lichtaangedreven protonenpomp in de celmembraan.

Ondanks zijn compacte genetica, of mogelijk juist dankzij dat feit, is Pelagibacter zeer succesvol. Een kwart van alle micro-organismen in zeewater van over de hele wereld behoort tot deze soort.

    • Sander Voormolen