Bakterie żyjące wewnątrz os pasożytniczych eliminują wszystkie osy płci męskiej w populacji. Teraz naukowcy odkryli jeden sposób, w jaki to robią.
Dawno temu bakterie pożyczyły geny determinujące płeć od innych owadów i obecnie wykorzystują je do wytwarzania białek, które sprawiają, że niemal wszystkie jaja męskie stają się żeńskie – wynika z badania opublikowanego w marcu w czasopiśmie Biologia genomu znaleziony.
„Kiedy po raz pierwszy zidentyfikowaliśmy ten czynnik żeński w genomie bakterii, byliśmy naprawdę podekscytowani: to białko wyjaśniło tak wiele aspektów, w jaki sposób bakterie były w stanie zapewnić wszystkim osom żeńskim Amelia Lindseyentomolog z University of Minnesota, powiedział serwisowi Live Science w wiadomości e-mail.
Bakteria, Wolbachiażyje wewnątrz komórek owadów i może być przenoszony bezpośrednio od rodzica do potomstwa tylko za pośrednictwem żeńskich jaj, a nie za pośrednictwem plemników. Jako takie korzystają z populacji składającej się głównie z samic. Podczas gdy naukowcy odkryli, Wolbachia żyjący wewnątrz tkanek owadów 100 lat temui odkryli, że potrafią one zmieniać proporcje płci u owadów 30 lat temuDopiero teraz zaczynają rozumieć, w jaki sposób bakterie manipulują owadami będącymi żywicielami, aby ułatwić transmisję.
Powiązany: Niedawno odkryte grzyby zamieniają muchy w zombie i pożerają je od środka
Ta manipulacja może mieć dramatyczne konsekwencje. Na przykład, gdy badacze w Samoa przyjrzeli się populacji zakażonych Kręgielnia Hypolimnas motyle, które znaleźli 100 kobiet na jednego mężczyznęwszystko za sprawą tego mikroskopijnego autostopowicza.
Na przestrzeni lat naukowcy odkryli, że Wolbachia polegają na szerokim arsenale sztuczek, aby zwiększyć odsetek samic w populacji, w tym zabijając męskie zarodki i zapobiegając rozwojowi jajeczek, które nie są nosicielami Wolbachia, i sprawić, by u genetycznych mężczyzn rozwinęły się cechy żeńskie.
„Mikroby rozwinęły niezwykle złożone mechanizmy, które pozwalają im manipulować swoimi gospodarzami” Hiroshi Araiktóry bada ewolucję owadów na Uniwersytecie w Liverpoolu w Wielkiej Brytanii, ale nie był bezpośrednio zaangażowany w badania– poinformował serwis Live Science w wiadomości e-mail.
Jednak jednym z kluczowych sposobów Wolbachia zapewnia populację złożoną wyłącznie z samic poprzez manipulację reprodukcją żywiciela w celu uzyskania wyłącznie żeńskiego potomstwa bez potrzeby zapłodnienia męskiego.
Osy różnej płci noszą różną liczbę chromosomów. Samce mają tylko jeden zestaw chromosomów, a zatem jedną kopię każdego genu. Rozwijają się z niezapłodnionych jaj. Samice natomiast mają dwie kopie każdego genu i rozwijają się z zapłodnionych jaj.
Podczas reprodukcji chromosomy są zazwyczaj duplikowane, a następnie dzielone na oddzielne komórki, w wyniku czego komórki potomne mają połowę liczby chromosomów komórek rodzicielskich.. Wykorzystując mechanizmy, których naukowcy wciąż nie do końca rozumieją, Wolbachia jakoś zapobiega temu ostatniemu krokowi, powodując, że z niezapłodnionych jaj rozwijają się samice, które w przeciwnym razie rozwinęłyby się w samce. W rezultacie wszystkie osy będą przenosić i przekazywać bakterie swojemu potomstwu.
“Wolbachia „mniej manipuluje determinacją płci gospodarza, a bardziej staje się jej integralną częścią” Tobiasz inżlider projektu symbiozy owadów w Instytucie Biologii Chemicznej Maxa Plancka w Niemczech, powiedział Live Science. Engl nie był zaangażowany w żadne z badań.
Ale jak dokładnie Wolbachia przymusowe ustalenie płci pozostawało tajemnicą.
Nowe badania odpowiadają na część tego pytania.
Drugie badanie, opublikowane w czerwcu w czasopiśmie Aktualna biologia odkryto, że ukryte w DNA Wolbachia jest genem, który prawdopodobnie pochodzi od owadów, a nie bakterii. Ten gen koduje białko, które wydaje się odgrywać kluczową rolę w determinacji płci.
„Miło było zobaczyć, że praca grupy dr Luana i moja zbiegły się w czasie z tym samym białkiem odpowiedzialnym za rozwój owadów jako samic” – powiedziała Lindsey serwisowi Live Science.
Oba badania wykazały, że białka wytwarzane przez dwa z tych genów są bardzo podobne do genów odpowiedzialnych za determinację płci występujących u innych owadów.
Sugeruje to, że geny Wolbachia metody eliminowania samców zostały zapożyczone od innego owada, którego zaraził na głębokim etapie swojej ewolucyjnej historii.
Wolbachia są już używany do zmniejszenia liczby owadów przenoszących choroby takie jak malaria, gorączka denga i gorączka Zika. I pasożytnicza osa, Formoza Encarsia, jest stosowany do eliminacji mączlika, szkodnika rolniczego. Badania, które zapewniają lepsze zrozumienie tego, jak Wolbachia Jak powiedział Arai w wywiadzie dla Live Science, kontrolowanie populacji owadów może jeszcze bardziej usprawnić rozwój tych projektów.
