Vodoravni prenos genov v paličnih žuželkah

Žuželke so sprejele genetski načrt za encim iz mikrobov

Težko je prepoznati to malezijsko palčkovo žuželko (Phobaeticus serratipes). © Christoph Seiler
prebral

Presenetljiv prevzem: Raziskovalci so v genomu grozljivk odkrili načrt encima, ki ga običajno imajo le bakterije. Zato sumijo, da mora žuželka te gene vzeti iz svojih črevesnih bakterij in jih vgraditi v svoj genom. Takšen vodoravni prenos genov je bil v živalskem kraljestvu prej izjemno redek - vendar bi lahko imel večjo vlogo v evoluciji, kot se je prej mislilo.

Številne rastlinojede živali - od krave do termita - se zanašajo na pomoč bakterij pri prebavi trdega rastlinskega materiala. Ker imajo mikrobi encime, ki lahko razgradijo slabo razgradljiv rastlinski material, na primer pektinaze, ki razgradijo stabilne sladkorje v celičnih stenah rastlin. "Za sprejem takšnih simbiontov so rastlinojede živali na splošno razvile slepe vrečke in podobne podaljške v prebavilih, " pojasnjuje Sven Bradler z univerze v Göttingenu.

Encim bakterije v genomu straši

Za razliko od Stabschrecken, žuželke, ki so znane po svoji subtilni kamuflaži kot veje ali listi. Njihovo pogosto izredno raztegnjeno in tanjše telo pušča malo prostora za črevesne simbionte. Kljub temu se zdi, da te žuželke brez težav prebavljajo svojo listno hrano brez teh mikrobioloških pomočnikov. Kako jim to uspe, so Bradler in njegovi sodelavci s pomočjo genske analize raziskali pri 38 vrstah žuželk.

Presenetljivo odkritje: Palični žuželke nosijo v svojem genomu celo gradbena navodila za pektinaze - in s tem za encime, ki se dejansko pojavljajo le v bakterijah. "Prisotnost takšnih endogenih pektinaz je novo odkritje za paličaste žuželke, " pojasnjujejo raziskovalci. Namesto da bi zasegli mikrobe, so palčke žuželke očitno ravno prevzele gene, ki so zanje koristni.

Vodoravni prenos mikrobov?

Vendar pa je takšna pridobitev lahko le s horizontalnim prenosom genov - neposrednim prenosom genskega materiala iz enega organizma v drugega. Tak prenos genov ni bil po dednosti, temveč po izmenjavi, poznan zlasti med bakterijami. Nasprotno pa je prenos z bakterije na žuželke izredno redek - ali pa ga odkrito ni bilo dovolj pogosto. zaslon

Po mnenju znanstvenikov so morali predniki današnjih žuželk pridobiti genetski načrt za pektinaze pred približno 60 do 100 milijoni let. "To bi lahko bil ključni dogodek v razvoju paličastih žuželk, ker je neodvisnost specifičnih bakterij dovolila žuželkam, njihovim izjemnim telesnim oblikam proizvajajo, "pravi Bradler.

"Nepredvidljivi načini evolucije"

Raziskovalci sumijo, da je vodoravni prenos genov v živalskem kraljestvu morda veliko pogostejši, kot so mislili prej. Za evolucijo življenja je morda igral že podcenjeno vlogo.

"Vodoravni prenos genov iz komenzalnega mikroba na njegovega gostitelja, kot je to tukaj, prikazuje številne, nepredvidljive in vznemirljive poti, ki jih lahko vodi evolucija, " ugotavljajo znanstveniki. (Znanstvena poročila, 2016; doi: 10.1038 / srep26388)

(Georg-August-University Gttingen, 25.05.2016 - NPO)