Molecular evolution in bacteria: genome size, cell size, restriction-modification and recognition

The ability of bacteria to alter their genome sizes and the order of their genes, yet maintain a relatively constant genome, provides a mechanism for diversity and evolution in bacteria. Moreover, bacteria may have evolved by increasing their genome sizes and rearranging gene orders with the assistance of restriction endonucleases cleaving foreign DNA and providing a diverse pool of DNA sequences for genetic recombination. This review examines some of these evolutionary aspects of bacteria including molecular recognition of biomolecules.

Il est admis que les cellules primitives ont évolué et atteint leur optimum. La transition entre un monde sans vie, non organisé, aléatoire, et la situation présente, où la terre est virtuellement couverte par les acides nucléiques et différentes espèces complexes, implique de nombreuses modifications au niveau moléculaire et l'intégration de réactions métaboliques sur des milliards d'années. La capacité des bactéries de modifier la taille de leur génome et l'ordre de leurs gènes, tout en maintenant un génome relativement constant, représente le mécanisme de l'évolution et de la diversité chez les bactéries. De plus, les bactéries ont peut-être évolué en augmentant la taille de leur génome et en réaménageant l'ordre de leurs gènes à l'aide d'endonucléases de restriction clivant l'ADN étranger et produisant un ensemble diversifié de séquences d'ADN pour les recombinaisons génétiques.

Les cellules bactériennes maintiennent leur génome relativement constant alors que parallèlement elles changent par recombinaison génétique, acquièrent et/ou perdent des plasmides et des transposons, et subissent la transduction et la deletion/ insertion d'ADN pouvant produire des mutations. Cela crée une situation qui favorise le surgissement de variants et la diversité des populations bactériennes tout en maintenant le microorganisme d'origine.

Au cours de l'évolution, l'information génétique pour des systèmes métaboliques non utilisés a certainement été perdue. Il est possible que les différences métaboliques majeures entre les bactéries phylogénétiquement apparentées peuvent s'expliquer par une perte des gènes métaboliques afin de maintenir une faible taille génomique et un rapport adéquoit entre la surface et le volume cellulaires.

Cette revue examine quelques-uns des aspects de l'évolution des bactéries.