跳跃基因是发现于细菌、植物、动物和人类中的遗传寄生物。它们可以作为小的RNA分子在细胞内释放，然后使用特殊机制将自己插入到遗传物质的新位置。这些移动可以赋予细胞新的特征，使得跳跃基因成为进化变化的重要力量。一些跳跃基因还可以在RNA酶的帮助下从RNA中移除自己。这些元件，被称为核酶或自剪接内含子，代表了一组独特的移动基因。在单细胞内移动是一回事，而跨越到另一细胞甚至是另一个物种则困难得多。遗传家谱研究表明这种转移确实发生过，但科学家们普遍认为跳跃基因是作为质粒或病毒的乘客进行移动的。Jens Harder及其同事现在观察到了一些意想不到的现象，指向另一种可能的途径。产生甲烷的微生物群落研究人员研究了一个缓慢生长的细菌和古菌的富集群落，这些微生物会产生甲烷（生物气）。该群落中包含一种不寻常的优势生物，即一种非常小的捕食性细菌。Candidatus Velamenicoccus archaeovorus以转化柠檬烯（使橙子散发香味的化合物）为甲烷和二氧化碳的微生物为食。在地球上最重要的甲烷生产者Methanothrix soehngenii的细丝中，研究人员注意到个别细胞已经死亡。他们怀疑Ca. Velamenicoccus archaeovorus可能是罪魁祸首。为了测试这种可能性，他们需要在死细胞中找到捕食者的分子。搜索移动的内含子在检查Ca. Velamenicoccus archaeovorus的基因组时，Jens Harder识别出一个作为跳跃基因起作用的内含子。内含子RNA从未在细胞外被检测到，这使得研究人员特别感兴趣在细菌的猎物体内寻找它。马克斯·普朗克海洋微生物学研究所的科学家们开发了足够敏感的方法来检测细菌细胞中非常少量的RNA。使用特别设计的核酸探针，团队拍摄了微观图片，显示了在Ca. Velamenicoccus archaeovorus的活细胞和Methanothrix soehngenii的死细胞中发现的内含子RNA。研究人员有效地捕捉到了这个内含子，而它正试图复制。然而，Ca. Velamenicoccus archaeovorus已经杀死了新的宿主。因此，这个基因的转移尝试最终变成了跳入一个空细胞。为什么RNA能存活？核糖核酸在活细胞中充当信使。这些长链分子将遗传物质中的指令传递到细胞的蛋白质工厂。通常情况下，它们会迅速被分解，从暴露的末端开始。因此，死细胞通常不含有核糖核酸。内含子RNA之所以能存活是因为它形成一个没有开放端的环状分子。这种环形结构保护它不受否则会将其分解的酶的侵害。“内含子RNA以环状形式的稳定性是一个独特特征。在人类中，环状RNA分子影响许多代谢过程，它们在肿瘤发展中的作用目前是一个集中的研究课题。针对Covid病毒和某些癌症形式的RNA疫苗等应用也在研发中。我们的研究表明，在微生物中，跳跃基因可以通过它们的环状RNA转移到其他物种，”Jens Harder说。