Геном австралийской мухи побеждает бактерии-убийцы, эволюционируя для сосуществования с ними

Сообщество микроорганизмов (микробиом) в кишечнике и внутри клеток хозяина может кардинально влиять на его здоровье, способность бороться с болезнями и усваивать питательные вещества.

У насекомых особенно важную роль играют эндосимбионты — бактерии, передающиеся от матери потомству и живущие внутри клеток хозяина. Они могут как помогать (защищать от вирусов, обеспечивать питание), так и вредить — например, убивать эмбрионы или изменять соотношение полов потомства. В ответ на вредное воздействие геном хозяина может эволюционировать, чтобы блокировать эти эффекты, запуская эволюционную «гонку вооружений».

Исследование, опубликованное в PLOS Biology, выявило сложный пример такого взаимодействия у эндемичной австралийской мухи Drosophila pseudotakahashii.

Ключевые открытия:

• Первый штамм Wolbachia: Все изученные мухи несли эндосимбионтную бактерию Wolbachia. Если с помощью антибиотиков вылечить самок от этой инфекции, а затем скрестить их с инфицированными самцами — их потомство погибает. Это даёт огромное преимущество инфицированным самкам.
• Второй штамм-«убийца самцов»: Существует второй штамм Wolbachia, который может сосуществовать с первым. Его присутствие приводит к рождению только самок, что угрожает вымиранием популяции из-за невозможности размножения.
• Победа генома: У мух началась «гонка вооружений» с бактерией-«убийцей самцов». Учёные наблюдали очень быстрые изменения в определённой области генома мухи. Всего за несколько недель популяции, заражённые «убийцей самцов», снова начали производить самцов, несмотря на присутствие бактерии. Были идентифицированы гены, вероятно, ответственные за это «подавление убийцы самцов».

Более широкие последствия:

Этот случай иллюстрирует сложность и динамичность взаимодействий хозяина и микроорганизмов, которые могут меняться очень быстро. Эти знания важны для стратегий управления микробиомом.

Например, штаммы Wolbachia намеренно распространяют среди комаров, так как они блокируют передачу таких болезней, как лихорадка Денге. Но что, если геном комаров эволюционирует и остановит этот эффект? Или, наоборот, можно ли использовать бактерий-«убийц самцов» для подавления популяций вредителей?

Изучение микроорганизмов только начинается, и чем больше мы узнаём, тем больше нужно ожидать неожиданного.