Микробно-опосредованная адаптация к новой диете
Ученые из Исследовательской группы Макса Планка «Симбиоз насекомых» и группы «Экспериментальная экология и эволюция» Института химической экологии Макса Планка (Йена, Германия) обнаружили, что приобретение группы бактериальных симбионтов в кишечнике позволило насекомым успешно освоить ранее недоступный источник пищи и привело к их диверсификации в этой новой экологической нише (The ISME Journal, май 2015).
- Клопы-красноклопы (Pyrrhocoridae) питаются семенами растений из порядка Мальвоцветные (Malvales), которые богаты токсичными аллелохимикатами и бедны некоторыми питательными веществами.
- Предыдущие исследования показали, что европейские красноклопы (Pyrrhocoris apterus) имеют кишечных микробов, необходимых для их развития. В частности, бактериальные симбионты из семейства Coriobacteriaceae снабжают насекомое-хозяина витаминами группы B.
- Используя высокопроизводительное секвенирование, исследователи охарактеризовали микробиоту кишечника у множества представителей семейства Pyrrhocoridae и его сестринского семейства Largidae.
- Было обнаружено, что многие представители семейства красноклопов имеют одну и ту же основную (core) микробиоту. Все насекомые с этой микробиотой принадлежали к одной кладе внутри Pyrrhocoridae, в то время как у семейства Largidae этих микробов не было.
- Филогенетический анализ показал, что ассоциация между красноклопами и основной микробиотой возникла около 81 миллиона лет назад (в позднем меловом периоде), что совпало с появлением растений-хозяев, Мальвоцветных.
- «Приобретение кишечной микробиоты, по-видимому, позволило красноклопам успешно преодолеть защитные механизмы растений и их пищевые недостатки и использовать семена Мальвоцветных в качестве источника пищи», — объясняет Сайлендхаран Судакаран, первый автор исследования.
- Высокое видовое разнообразие в группе красноклопов, имеющих специализированную кишечную микробиоту, указывает на то, что микробные симбионты сыграли ключевую роль, позволив клопам диверсифицироваться в этой экологической нише.
Это исследование подчеркивает роль симбиоза в адаптации насекомых к новым растениям-хозяевам и их последующей эволюционной диверсификации. Понимание этой роли может дать новые подходы к биологическому контролю серьезных сельскохозяйственных вредителей.