Как омолаживается бактерия, ненавидящая самцов

Учёные из Балтийского федерального университета имени И. Канта совместно с российскими коллегами провели генетический анализ симбиотической бактерии Wolbachia, которая предотвращает рождение и развитие самцов у разных видов членистоногих. Оказалось, что микроорганизмы обмениваются генами для омоложения. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Phylogenetics and Evolution.

Бактерия Wolbachia — самый распространённый симбионт в биосфере. Она живёт в репродуктивных тканях и передаётся по наследству от матери к потомству через ооциты заражённых самок. Учёные полагают, что эти бактерии превращаются в новый клеточный органоид.

Wolbachia манипулирует репродуктивным процессом хозяина: может "запрещать" заражённым самцам оплодотворять здоровых самок, увеличивать долю самок в популяции (феминизируя генетических самцов или вызывая партеногенез), а иногда — синтезировать витамины и подавлять вредные мутации и вирусы.

С генетической точки зрения эти бактерии могут сильно различаться в одном виде хозяина и быть очень похожими в разных. Это указывает на несколько независимых симбиотических отношений и существование нескольких супергрупп — филетических линий Wolbachia.

Авторы работы проанализировали филогенетические отношения между разными штаммами Wolbachia и обнаружили противоречия в её эволюционной истории, связанные с масштабным горизонтальным переносом генов.

Для выявления филогенетических связей учёные использовали специальный подход: классифицировали разные бактерии Wolbachia по аллелям (вариантам) каждого гена и искали нерегулярное накопление нуклеотидных замен. В ходе работы они изучили Wolbachia у комаров, сравнивая их аллели с аллелями тех же бактерий у других видов.

"Мы проанализировали генетические профили разных супергрупп Wolbachia и пришли к выводу, что бактерии у комаров очень похожи на те, что встречаются у чешуекрылых, а в одном случае — и у муравьёв. Мы пока не знаем, почему так произошло. Однако предполагаем, что бактерии могут переноситься клещами, живущими на телах этих насекомых", — сказал соавтор работы, кандидат биологических наук Юрий Ильинский.

Учёные выяснили, что разные бактерии Wolbachia обмениваются генетической информацией. Они могут омолаживаться и, следовательно, чинить свои повреждённые гены. Обмен обычно происходит среди бактерий одной супергруппы, но иногда вовлекаются и отдалённые бактерии. Это означает, что бактерия меняет хозяев чаще, чем считали учёные, и что она старше, чем предполагалось ранее.

"Наша глобальная цель — понять закономерность генетического распределения Wolbachia у членистоногих. После этого мы хотели бы понять, как и с какой скоростью она меняет хозяев", — заключил Юрий Ильинский.