В работе проанализирована экспериментальная эволюция трансгенных микроорганизмов (ГМО) в условиях ограничения их роста по энергетическим субстратам. Эти условия характерны для развития ГМО в природе. Наиболее адекватной экологической моделью природных условий является непрерывное культивирование в хемостате. Показано, что стоимость поддержания ГМО резко возрастает при низких скоростях размножения трансгенных бактерий. Это связано с повышением эффективности экспрессии клонированных генов при ограничении роста ГМО. В экспериментах обнаружено возрастание эффективности экспрессии генов биолюминесценции морских светящихся бактерий Photobacterium leiognathi , клонированных в Escherichia coli Z905, при низких скоростях размножения при непрерывном культивировании.
трансгенные микроорганизмы, экспериментальная эволюция, стоимость приспособленности, математическое моделирование, непрерывное культивирование
1. MacLean R.C., Millan A.S. Microbial Evolution: Towards Resolving the Plasmid Paradox. Current biology, 2015, vol. 25, no. 17, pp. R764-R767.
2. Wein T., Hulter N.F., Mizrahi I., Dagan T. Emergence of plasmid stability under non-selective conditions maintains antibiotic resistance. Nature com, 2019, vol. 10, p. 2595.
3. Брильков А.В., Логинов Ю.Ю., Брилькова Е.В., Ганусов В.В., Шуваев А.Н. ГМО: Экспериментальная эволюция и проблемы безопасности. Красноярск: Изд-во Сибирского федерального университета, 2021, 224 c. @@Brilkov A.V., Loginov Yu.Yu., Brilkova E.V., Ganusov V.V., Shuvaev A.N. GMOs: Experimental Evolution and Safety Issues. Krasnoyarsk: Publishing house of the Siberian Federal University, 2021, 224 p. (In Russ.)
4. Carroll A.C., Wong A. Plasmid persistence: costs, benefits, and the plasmid paradox. Can. J. Microbiol., 2018, vol. 64, pp. 293-304.
5. Monod J. The growth of bacterial cultures. Annual Review of Microbiology, 1949, vol. 3, pp. 371-394.
6. Pirt S.J. Principles of Microbe and Cell Cultivation. Oxford: Blackwell Sci. publ., 1975, 274 p.
7. Novick A., Szilard L. Description of the chemostat. Science, 1950, vol. 112, pp. 715-718.
8. Moser H. The dynamics of bacterial populations maintained in the chemostat. Carnegie institution of Washington, 1958, 136 p.
9. Gitelzon I.I., Pechurkin N.S., Brilkov A.V. Population Problems in the Biology of Unicellular Organisms. London: Harwood Academic Publ. GmbH (United Kingdom), 1989, 77 p.
10. Illarionov B.A., Blinov V.M., Donchenko A.P. e. al. Isolation of Bioluminescent Functions From Photobacterium leiognathi: Analysis of luxA, luxB, luxG and Neighboring Genes. Gene, 1990, vol. 86, pp. 89-94.
11. Zavilgelsky G.B., Shakulov R.S. Mechanisms and Origin of Bacterial Bioluminescence. Mol. biol., 2018, vol. 52., no. 6, pp. 935-947.
12. Тюлькова Н.А., Сандалова Т.П. Сравнительное исследование влияния температуры на бактериальные люциферазы. Биохимия, 1996, т. 61, вып. 2, c. 275-287. @@Tyulkova N.A., Sandalova T.P.Comparative study of the effect of temperature on bacterial luciferases. Biochemistry, 1996, vol. 61, no. 2, pp. 275-287. (In Russ.)
13. Levin B.R., Stewart F.M. The population biology of bacterial plasmids: A priori conditions for the existence of conjugationally transmitted factors. Genetics, 1977, vol. 87, no. 10, pp. 209-228.
14. Jones I.M., Primrose S.B., Robinson A., Ellwood D.C. Maintenance of some ColE1-type plasmids in chemostat culture. Mol. Gen. Genet., 1980, vol. 180, pp. 579-584.
15. Lenski R.E. Evaluating the fate of genetically modified microorganisms in the environment: are they inherently less fit? Experientia, 1993, vol. 49, pp. 201-209.
16. Cooper T.F., Rozen D.E., Lenski R.E. Parallel changes in gene expression after 20,000 generations of evolution in Echerichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, vol. 100, no. 3, pp. 1072-1077.
