Od kilkunastu lat naukowcy tworzą organizmy modyfikowane genetycznie, przenosząc geny jednych gatunków do innych. To nic nowego. W przyrodzie międzygatunkowe modyfikacje są znane od dawna.

Każdy z nas jest podobny do swoich rodziców. Kolor oczu, grupę krwi czy odporność na choroby zawdzięczamy genom odziedziczonym po naszych przodkach. Wiadomo jednak, że dziedziczenie nie jest jedynym sposobem pozyskiwania cech spotykanych w przyrodzie. Dość rzadkim, choć ewolucyjnie ważnym procesem, jest tak zwany horyzontalny transfer genów, czyli przepływ genów między niespokrewnionymi ze sobą gatunkami.

Genetyczne prezenty
Zjawisko to najczęściej występuje wśród bakterii, głównie na skutek dwóch szczególnych właściwości – aktywnego przekazywania sobie fragmentów DNA oraz biernego pobierania DNA z otoczenia.
Bakterie, przekazując DNA innym komórkom, wybierają zwykle przedstawicieli swojego gatunku, choć nierzadko obdarowują niewielkim zestawem genów także inne gatunki, bliżej lub dalej z nimi spokrewnione. Niektóre bakterie potrafią także pobrać DNA z otoczenia, a różnych fragmentów DNA jest w środowisku bardzo wiele. Pochodzą one z obumarłych komórek roślin, zwierząt, grzybów i innych mikroorganizmów. Zwykle wchłonięty przez bakterię DNA jest dalej rozkładany, służąc jej jako pożywienie, lecz od czasu do czasu wymyka się metabolizmowi i zostaje włączony do bakteryjnego genomu. I wtedy „poławiacz” cudzego DNA może nabyć nowe cechy, które wcześniej były charakterystyczne dla innego gatunku.
Doktor Jekyll i pan Hyde
Konsekwencje takiego transferu genów mogą być potencjalnie groźne dla człowieka, ponieważ zwiększają możliwości rozprzestrzeniania się genów odporności na antybiotyki. Dodatkowo nieszkodliwe dla człowieka gatunki bakterii mogą przekształcić się w zjadliwe patogeny – nabywając geny zjadliwości od gatunków chorobotwórczych. Taka zmiana charakteru daje biorcy możliwość zasiedlenia nowego środowiska, choć na pewno żaden z nas nie chciałby być „domem” dla czegoś, co ma nieznane jeszcze właściwości.
Z drugiej strony zjawisko horyzontalnego transferu genów może być opłacalne nie tylko dla bakterii, ale i dla człowieka. Istnieją szczepy bakterii, które rozkładają polimery lub wykorzystują toksyczne związki jako pożywienie. Geny kontrolujące te właściwości mogą rozprzestrzeniać się między różnymi gatunkami bakterii zajmującymi to samo środowisko. Dzięki temu więcej gatunków ma lepsze szanse na przeżycie, a ich obecność sprzyja usuwaniu zanieczyszczeń.
Bliskość brzemienna w skutki
Horyzontalne przekazywanie genów zachodzi łatwiej, gdy dwa gatunki współistnieją bardzo blisko siebie. Najbliższe związki mają miejsce podczas endosymbiozy, gdy wewnątrz jednego organizmu żyje inny, albo w przypadku pasożytnictwa.
Najlepiej zbadany przypadek z pogranicza tych dwóch form współżycia dotyczy bakterii z rodzaju Wolbachia, zamieszkujących komórki wielu gatunków owadów. W chromosomie X jednego z gatunków chrząszczy, strąkowca chińskiego, znaleziono aż 30 proc. genomu Wolbachii, a około połowa z przeniesionych genów bakteryjnych zachowała swoją aktywność. Co to znaczy? Chrząszcz „przejął” część DNA bakterii, która go zamieszkiwała. Rekordzistą w zagarnianiu bakteryjnego DNA jest jednak pewien gatunek muszki, Drosophila ananassae, który włączył do jednego ze swoich chromosomów cały genom Wolbachii. Czy kradzież obcego DNA była tylko przypadkowa, czy też niesie dla owadów jakąś korzyść, na razie nie wiadomo. Wiadomo jednak, że obecność Wolbachii w komórkach owadów może chronić je przed infekcjami wirusowymi, a u niektórych gatunków jest wręcz konieczna do rozmnażania. Być może dzięki skradzionym genom owady będą kiedyś mogły uniezależnić się od tej bakterii.
Przepływ genów między gatunkami zdarza się także w świecie roślin. Szczególny pod tym względem jest gatunek krzewu Amborella trichopoda, występujący w tropikalnych lasach Nowej Kaledonii. Zapożyczył on 26 genów od innych roślin kwiatowych i mchów. Przekazywaniu obcych genów sprzyjają warunki życia Amborelli – jej liście i owoce są często porośnięte mszakami, a na pniu i gałęziach wspierają się inne rośliny, których bliskość ułatwia przekazywanie DNA.
Stajesz się tym, co jesz
Fenomenem w świecie zwierząt jest jednak morski ślimak Elysia chlorotica, który, podobnie jak rośliny, potrafi przeprowadzać fotosyntezę. Skąd u niego taka zdolność? Gdy larwa ślimaka przychodzi na świat, odżywia się różnymi gatunkami glonów. Aby mogła przeobrazić się w postać młodocianą, musi zjeść określony ich gatunek, glon Vaucheria litorea. Zjedzony glon jest trawiony w jelicie ślimaka, ale nie do końca – niestrawione pozostają chloroplasty. Przenikają one do wnętrza komórek jelita i nadają ślimakowi zielony kolor, umożliwiając jednocześnie prowadzenie fotosyntezy. Samo pochłonięcie chloroplastów nie jest jednak wystarczające, żeby ślimak mógł przez dłuższy czas sam produkować pożywienie, korzystając z energii światła. Potrzebne jest do tego wspomaganie ze strony odpowiednich genów charakterystycznych dla roślin. Okazuje się, że w którymś momencie ewolucji ślimak zdążył zapożyczyć sobie od wspomnianego gatunku glonów potrzebne geny i włączyć je do swojego genomu. Dzięki temu przekazywane są one nowym pokoleniom, a kradzież chloroplastów, której dokonuje larwa ślimaka, uruchamia proces fotosyntezy.
Przekazywanie genów między gatunkami nie zdarza się często. Organizmy stawiają przed takim transferem bariery, żeby zachować swoją tożsamość gatunkową. Czasem jednak łatwiej jest ukraść gotowy gen od innego gatunku i na tym skorzystać, niż czekać, aż pożądana cecha wyewoluuje sama.