Одноклеточные паразиты леишмании оказались способны к настоящему половому размножению
Даже одноклеточные организмы иногда стремятся к партнёрам.
Леишмании — одноклеточные паразиты, вызывающие инфекции кожи и внутренних органов, — долгое время считались размножающимися бесполым путём, как бактерии. Однако иногда исследователи находили гибридных паразитов, несущих генетический материал более чем от одного штамма или даже вида Leishmania, что указывало на возможность генетического смешивания.
Теперь исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Национальных институтов здоровья (NIH) обнаружили, что гибридные паразиты Leishmania могут спариваться друг с другом, производя фертильное потомство, несущее гены от обоих родителей — признак истинного полового репродуктивного цикла. Учёные надеются использовать их генетическое перемешивание как инструмент для поиска генов, вовлечённых в вирулентность при лейшманиозе.
"Мы хотим понять, почему один штамм вызывает лёгкую форму болезни, а другой — смертельную, или как паразиты уклоняются от иммунного ответа", — сказал соавтор Стивен Беверли. — "Создавая потомство с разными характеристиками, мы можем идентифицировать гены, вызывающие тяжёлую болезнь или устойчивость к иммунитету. Это может стать шагом к лучшему лечению или профилактике".
Результаты опубликованы в PLOS Genetics.
Гибриды и доказательство фертильности
В 2009 году исследователи обнаружили намёки на то, что паразиты могут спариваться и производить гибридное потомство. Однако само существование гибридов — не доказательство истинного полового цикла (как стерильный мул).
Чтобы проверить, являются ли гибридные паразиты фертильными, учёные проанализировали закономерности наследования при скрещиваниях с участием гибридного потомства. Поскольку паразиты спариваются только в кишечнике москита, исследователи создали гибридное потомство, накормив москитов смесью двух штаммов Leishmania.
У гибридного потомства обычно было по две копии большинства хромосом (по одной от каждого родителя), но если родители имели дополнительные копии определённой хромосомы, гибриды могли унаследовать третью, четвёртую или даже пятую копию.
Признаки истинного полового размножения
Исследователи скрестили гибридного паразита с одним из его родительских штаммов или с внешним штаммом. Они обнаружили, что гибридные паразиты производили собственное потомство, и это потомство обычно наследовало по одной хромосоме от каждого родителя, как и ожидается при истинном половом размножении.
Хромосомы потомства также показали обширные признаки генетической рекомбинации — обмена участками ДНК между хромосомами родителей, — что является ещё одним маркером истинного полового размножения.
Значение для исследований
Изучая гибридных паразитов и их рекомбинантное потомство, исследователи смогут картировать на хромосомах гены, ответственные за развитие болезни и устойчивость к иммунному ответу. Такая генетическая карта поможет понять, почему одни штаммы вызывают более тяжёлое заболевание, и как усилить иммунный ответ на паразитов.
"Хорошая новость в том, что мы получили потомство с новыми генетическими комбинациями, что идеально для наших целей", — сказал Беверли. — "Менее хорошая новость — мы смогли получить лишь несколько таких особей, чего достаточно, чтобы установить их фертильность, но недостаточно для создания высокоразрешающей карты генов вирулентности".
Будущие задачи
Сейчас учёные пытаются выяснить, почему гибридные паразиты так редко успешно спариваются.
"Если ты микроб и у тебя есть выигрышная генетическая комбинация, ты будешь размножаться бесполым путём большую часть времени. Но даже так иногда хочется всё перемешать, чтобы проверить, не может ли новая комбинация быть ещё более успешной", — объясняет Беверли. — "Если мы поймём, что ограничивает спаривание наших экспериментальных гибридов, мы, вероятно, откроем что-то новое в биологии размножения. А ещё лучше — мы сможем использовать это, чтобы научиться создавать сверхфертильных гибридных паразитов и с их помощью выяснить, как они вызывают болезнь".