Тли заимствовали бактериальные гены для симбиоза

Большинство тлей являются хозяевами мутуалистических бактерий Buchnera aphidicola, которые живут внутри специализированных клеток — бактериоцитов. Buchnera жизненно важны для тлей, так как производят незаменимые аминокислоты, которых мало в их диете. Исследование, опубликованное в открытом журнале BMC Biology, показывает, что способность тлей быть хозяевами Buchnera зависит от генов, которые они приобрели от другого вида бактерий посредством латерального переноса генов (LGT).

Ацуси Накабачи из института RIKEN (Япония) и его коллеги ранее обнаружили в бактериоцитах гороховой тли Acyrthosiphon pisum два кластера мРНК-последовательностей, которые были закодированы в геноме тли, но похожи на бактериальные гены. Наруо Никох из Открытого университета Японии и Накабачи полностью определили эти последовательности для детального анализа и использовали количественную ПЦР в реальном времени (RT-PCR), чтобы исследовать уровень экспрессии этих генов в бактериоцитах тли.

Доказательства указывают на LGT от бактерий к тлям. Филогенетические деревья показывают, что один из генов произошел от бактерии, родственной Wolbachia — обычному наследственному симбиотическому микробу, который инфицирует множество насекомых. Штамм тли, использованный в исследовании, свободен от Wolbachia и других близкородственных бактерий, но перенесенный ген может быть остатком древней инфекции. Данные свидетельствуют, что тли используют эти приобретенные гены для поддержания симбиоза с Buchnera, которые утратили многие гены, необходимые для бактериальной жизни. Ассоциация между тлями и Buchnera насчитывает более 100 миллионов лет и эволюционировала так, что сегодня ни бактерии, ни хозяин не могут размножаться друг без друга.

«Представленные здесь случаи особенно интересны тем, что эти перенесенные бактериальные гены не только сохраняют свою функциональность, но и высоко экспрессируются в бактериоците, который дифференцирован для размещения Buchnera, у которых таких генов нет», — говорит Накабачи.

Латеральный перенос генов происходит, когда генетический материал от одного организма попадает в другой организм не через потомство. Генная инженерия использует LGT целенаправленно, но появляется все больше свидетельств, что LGT естественным образом происходил у многих организмов (обычно между одноклеточными). Это вызвало серьезный сдвиг в том, как биологи рассматривают филогенетические деревья.