Nepaisant mažo genomo, nendrinių vabalų ( Donacia spec. ) simbiontai pasižymi nepaprastu gebėjimu pritaikyti savo genų aktyvumą prie šeimininkų vystymosi stadijų ir aplinkos sąlygų. Šios bakterijos, gyvenančios glaudžiai simbiozėje su vabzdžiais, padeda nendriniams vabalams maitintis, virškinti ir atlikti kitus gyvybiškai svarbius procesus. Dėl šio glaudaus ryšio simbiontai evoliucijos metu prarado daug iš šeimininko gautų genų ir dabar turi tik labai sumažintą genomą. Nepaisant to, jie išlieka funkciniu požiūriu labai svarbūs, nes tenkina skirtingus vabalų lervų ir suaugusių vabalų poreikius.
Lervos minta šaknų sultimis, kuriose mažai aminorūgščių, o suaugę vabalai vartoja nevirškinamas augalų ląstelių sieneles iš lapų ir žiedų. Simbiontai palaiko lervas gamindami aminorūgštis, o suaugę vabalai – fermentą, kuris skaido augalų ląstelių sieneles, nors ne visi simbiontai vienodai skatina abi stadijas.
Vabzdžių simbiozių katedros mokslininkų komanda, vadovaujama Martino Kaltenpotho, atidžiau ištyrė šiuos simbiontus ir nustatė, kad kai kurie iš jų prarado gebėjimą gaminti fermentus, kurie skaido ląstelių sieneles, o tai pirmiausia naudinga suaugusiems vabalams. Naudodami RNR sekoskaitą, fermentinius tyrimus ir vaizdavimo metodus, tokius kaip fluorescencinė in situ hibridizacija, tyrėjai išanalizavo keturių nendrinių vabalų rūšių simbiontų genų raišką, virškinimo aktyvumą ir ląstelių formą.
Rezultatai rodo, kad simbiontai sustiprina aminorūgščių gamybos genų raišką lervos stadijoje ir koordinuoja ląstelės sienelės skaidymo fermentų gamybą su šeimininku suaugusio žmogaus stadijoje. Be to, simbiontų ląstelės forma kinta priklausomai nuo vystymosi stadijos, o tai greičiausiai susiję su jų kintančia metaboline funkcija.
Tyrime taip pat buvo tiriama, kaip simbiontai reaguoja į nendrinių vabalų patiriamus temperatūros svyravimus. Lervos vieną mėnesį buvo veikiamos 12–8 °C ir 22–14 °C temperatūros ciklais. Nepaisant mažo genomo, buvo pastebėtas aiškus nuo temperatūros priklausomas genų reguliavimas, pavyzdžiui, aktyvuojant šalčio streso mechanizmą, kuris paprastai reaguoja į šilumą laisvai gyvenančiose bakterijose. Šis lankstumas rodo, kad simbiontai gali kontroliuoti svarbius procesus, nepaisant sumažėjusio genomo. Rezultatai kelia naujų klausimų, pavyzdžiui, apie kelių likusių genų jungiklių funkciją ar pakitusios ląstelės formos reikšmę. Tolesni tyrimai skirti pagilinti šeimininko ir simbionto medžiagų apykaitos koordinaciją ir skatinti esminį simbiozės supratimą.
originalus leidinys
Carvalho, ASP, Wingert, ST, Kirsch, R., Vogel, H., Kölsch, G., Kaltenpoth, M. (2025). Simbiontai su eroduotais genomais koreguoja genų raišką pagal šeimininko gyvenimo etapą ir aplinką. EMBO Reports, doi 10.1038/s44319-025-00525-2.
https://doi.org/10.1038/s44319-025-00525-2
Taip pat skaitykite
Grybų ir augalų simbiozė: naujos žinios gali sumažinti dirbtinių trąšų naudojimą | Pugnalom
Endofitiniai grybai gina „savo“ tuopas nuo žolėdžių vabzdžių | Pugnalom
