Бактериальный симбионт: защитник насекомых и патоген растений

Международная группа исследователей обнаружила удивительную бактерию с двойственной природой. Burkholderia gladioli обитает в специальных органах растительноядного жука Lagria villosa и защищает его яйца от вредоносных грибов, производя антибиотики. Однако при попадании на растение эта же бактерия может распространяться по его тканям и негативно влиять на него.

Жуки перепоручают защиту потомства бактерии

Жуки-листоеды Lagriinae откладывают яйца во влажную почву, где велик риск заражения плесневыми грибами. Учёные под руководством профессора Мартина Кальтенпота из Университета Майнца обнаружили, что присутствие Burkholderia gladioli на яйцах жука значительно снижает риск грибковой инфекции. «Даже при искусственном нанесении плесени на яйца, те, что имели симбиотический микроб, оставались чистыми, в то время как другие часто зарастали грибком», — сообщила первый автор исследования доктор Лаура Флорес.

Новый антибиотик напоминает растительное защитное соединение

Химический анализ показал, что бактерия-телохранитель производит четыре различных антибиотика. Два из них были уже известны, а два других — новые. «Мы были особенно удивлены, обнаружив новое химическое соединение, которое больше похоже на защитное соединение растений, чем на бактериальный антибиотик», — отметил профессор Кристиан Хертвек, руководивший химическим анализом. Все четыре соединения подавляли рост других микробов: одни были активны против грибов, другие — против бактерий.

Друг насекомого — враг растения

Бактерия-защитник жука оказалась близкородственной патогенам растений. Эксперименты подтвердили это: при нанесении на растения сои (естественный корм жуков) бактерии распространялись по тканям и негативно влияли на урожай, сокращая количество бобов. Дополнительный эксперимент показал, что бактерии действительно могут передаваться от жука к растению в природе: после контакта жуков с листьями сои в течение трёх дней генетический материал бактерий был обнаружен в листьях.

Анализ пяти родственных видов жуков показал, что все они содержат штаммы Burkholderia gladioli, но эти штаммы более тесно связаны с другими природными или растительными штаммами, чем друг с другом. Это указывает на то, что бактерии используют жуков в качестве «транспорта» для перемещения между растениями.

Симбиоз насекомых как источник новых антибиотиков

«Интересно в случае с жуками Lagria то, что их бактериальные «попутчики» превратились в химически вооружённых телохранителей», — пояснил профессор Кальтенпот. Способность этой бактерии производить ранее неизвестные биологически активные соединения подчёркивает, что партнёрства насекомых и микробов являются перспективным источником новых антибиотиков для борьбы с устойчивыми патогенами человека.