Эволюция нового органоида в царстве животных
Митохондрии и хлоропласты — потомки бактерий, поглощённых древними одноклеточными организмами более миллиарда лет назад. В ходе эволюции многие гены были перенесены из предковых органелл и других бактерий в геном хозяина. Этот процесс требовал встраивания интактных генов в геном хозяина, приобретения сигналов экспрессии для их транскрипции в эукариотическом хозяине и эволюции системы таргетирования для транспорта и импорта белковых продуктов в эндосимбиотические органеллы.
Считается, что появление этого аппарата таргетирования белков — самый важный шаг при превращении эндосимбионта в органелл. Хотя бактериальные линии неоднократно эволюционировали в тесные симбиозы с эукариотическими хозяевами, формирование системы транслокации белков наблюдалось только в случае истинных органелл и одного симбиоза у амёбы.
Теперь Ацуси Накабачи из Технологического института Тоёхаси и его коллеги сообщают об этом типе эволюции в царстве Animalia.
Тли, сосущие сок насекомые-вредители, содержат облигатного взаимовыгодного симбионта, Buchnera aphidicola, внутри специализированных клеток — бактериоцитов. Buchnera снабжает тлей питательными веществами и передавалась через поколения хозяев более 100 миллионов лет.
Иммунохимическое исследование показало, что:
- Белок синтезируется из гена тли, который был горизонтально приобретён у бактерии.
- Белок синтезируется специфически в бактериоците.
- Синтезированный белок локализуется в Buchnera, что указывает на эволюцию системы транслокации для доставки белка в Buchnera.
Это первое сообщение об интеграции между многоклеточными эукариотами и бактериями в степени, достигающей «органеллогенеза».
Эти открытия могут привести к разработке инновационных биотехнологий, включая слияние далёких организмов, и позволят осуществлять высокоселективный контроль вредителей.