Как бактерии для контроля над комарами могут повышать фертильность насекомых

Новое исследование раскрывает биологические механизмы, с помощью которых конкретный штамм бактерий рода Wolbachia может повышать фертильность заражённых им насекомых. Это открытие имеет потенциально важные последствия для стратегий борьбы с комарами. Результаты работы Шелби Рассел из Калифорнийского университета в Санта-Круз (США) и её коллег были опубликованы 24 октября в открытом журнале PLOS Biology.

Различные штаммы бактерий Wolbachia естественным образом заражают множество животных по всему миру, таких как комары, бабочки и плодовые мушки. Wolbachia может манипулировать фертильностью своих хозяев с помощью специфического биологического механизма, который способствует распространению бактерий внутри популяций хозяев.

В последние годы этот механизм был использован в стратегиях по преднамеренному заражению комаров конкретным штаммом Wolbachia. Цель — сократить целевые популяции комаров и, тем самым, потенциально снизить распространение переносимых ими человеческих вирусов, таких как денге или Зика.

Исследования на плодовых мушках показывают, что этот же штамм, родной для мушек, может также повышать фертильность насекомых, что имеет потенциально важные последствия для борьбы с комарами. Предполагается, что в основе этого эффекта лежат биологические процессы, связанные с белком плодовой мушки meiotic-P26 ("mei-P26"), который необходим для её размножения. Однако детали этих процессов оставались неясными.

Для исследования Рассел и её коллеги вывели плодовых мушек с различными дефектами, влияющими на mei-P26 (что приводило к снижению фертильности), и изучили, что происходит при последующем заражении этих мушек родным для них штаммом Wolbachia.

Они обнаружили, что заражение Wolbachia восстанавливало фертильность у мушек с различными дефектами mei-P26, позволяя им производить больше потомства, чем незаражённым мушкам. Дальнейшие эксперименты показали, как Wolbachia может восстанавливать фертильность, смягчая определённые нарушающие эффекты дефектов mei-P26 на конкретные гены и белки, тем самым решая проблемы со стволовыми клетками, которые производят яйцеклетки и сперматозоиды мушек.

В дополнительных экспериментах заражение Wolbachia также повышало фертильность плодовых мушек без дефектов mei-P26, что приводило к более высоким показателям откладки яиц и их вылупления.

Эти результаты помогают разрешить загадку того, как именно этот конкретный штамм Wolbachia повышает фертильность плодовой мушки. Для лучшего понимания этих эффектов и их потенциальных последствий для стратегий, использующих этот штамм для контроля популяций комаров, потребуются дальнейшие исследования.

Шелби Рассел добавляет: "Эндосимбионты Wolbachia существуют с высокой частотой заражения во многих популяциях хозяев, несмотря на слабые системы генного драйва и ненаблюдаемое влияние на приспособленность хозяина. Здесь мы показываем, что штамм wMel Wolbachia способен спасать и усиливать фертильность хозяина, демонстрируя свою способность функционировать как полезный симбионт".