Genetika atskleidžia jūrų velnių ir švytinčių bakterijų simbiozę

Genetika atskleidžia jūrų velnių ir švytinčių bakterijų simbiozę

Meksikos įlankoje sugauta giliavandenių ešerių patelė. Kuprotasis juodasis velnias, Melanocetus johnsonii (viršuje) ir trigubas aparatas, Cryptopsaras couesii (apačioje).

Angliažuvės didžiąją gyvenimo dalį pragyvena visiškoje tamsoje daugiau nei 1000 metrų žemiau vandenyno paviršiaus. Jūros velnių patelės ant kaktos puošia švytintį masalą, iš esmės stulpą su lempute gale, kuriame gyvena bioliuminescencinės bakterijos. Šviesą skleidžiantis masalas prie žuvies pritraukia ir grobį, ir potencialius draugus.

Tačiau mažai žinoma apie jūrines žuvis ir jų simbiotinį ryšį su šiomis nuostabiomis bakterijomis, nes žuvis taip sunku įsigyti ir ištirti.

Pirmą kartą mokslininkai sekvenavo ir išanalizavo jūrinių žuvų svogūnėliuose gyvenančių bakterijų genomus. Bakterijos buvo paimtos iš Meksikos įlankoje surinktų žuvų pavyzdžių.

Tyrėjai praneša apie savo išvadas naujame tyrime, paskelbtame birželio 26 d. žurnale mBio. Analizė atskleidė, kad bakterijos prarado genus, reikalingus laisvai gyventi vandenyje. Taip yra todėl, kad žuvys ir bakterijos sukūrė glaudų, abipusiai naudingą ryšį, kai bakterijos generuoja šviesą, o žuvis aprūpina mikrobą maistinėmis medžiagomis.

„Ypač įdomu šiame pavyzdyje yra tai, kad matome įrodymų, jog ši evoliucija vis dar vyksta, nors pačios žuvys išsivystė maždaug prieš 100 milijonų metų“, – sakė Tory Hendry, mikrobiologijos docentas ir pagrindinis šio straipsnio autorius. „Bakterijos vis dar praranda genus, ir neaišku, kodėl.

Dauguma žinomų simbiotinių ryšių tarp organizmų ir bakterijų yra arba šeimininkas, ir laisvai gyvenančios bakterijos, kurios mažai vystosi, kad išlaikytų simbiozę, arba šeimininkas ir tarpląstelinės bakterijos, kurios gyvena šeimininko ląstelėse ir dėl to smarkiai sumažėja jų genomai. evoliucija.

Bakterijos, esančios jūrinių žuvelių svogūnėlio viduje, yra trečiasis simbiozės tipas, kai preliminarūs duomenys rodo, kad šios bakterijos gali pereiti nuo ešerių ant svogūnėlio į vandenį. „Tai nauja mūsų supratimo apie simbiozę paradigma apskritai; Tai yra trečias situacijos tipas, kai bakterijos iš tikrųjų nėra įstrigusios prie savo šeimininko, bet jos vyksta evoliucija“, – sakė Hendry.

Genetinė seka parodė, kad šios jūrinių žuvelių genomų bioliuminescencinės bakterijos yra 50 procentų mažesnės nei jų laisvai plaukiojančios giminaitės. Bakterijos prarado daugumą genų, susijusių su aminorūgščių gamyba ir maistinių medžiagų skaidymu nei kita gliukozė, o tai rodo, kad žuvys gali aprūpinti bakterijas maistinėmis medžiagomis ir aminorūgštimis.

Tuo pačiu metu bakterijos išlaikė kai kuriuos genus, kurie yra naudingi vandenyje už šeimininko ribų. Jie turi visus kelius, leidžiančius pagaminti žiogelį, kamščiatraukį, skirtą judėti vandenyje. Bakterijos prarado daugumą genų, dalyvaujančių aplinkos cheminių užuominų, galinčių sukelti maistą ar kitus naudingus junginius, jutimas, nors kai kurie išliko, palikdami cheminių medžiagų pogrupį, į kuriuos jos vis dar reaguoja. „Jie buvo nuleisti į kažką, kas jiems rūpėjo“, – sakė Hendry.

Vienas iš paaiškinimų, kodėl šios bakterijos gali evoliucionuoti, yra tas, kad žuvis kadaise buvo originalus bakterijų simbiontas, o neseniai įgijo naują. Tyrėjai sekvenavo dviejų skirtingų jūrinių žuvų rūšių bioliuminescencinių bakterijų genomus ir nustatė skirtingo tipo bakterijas, kolonizuojančias kiekvienos žuvų rūšies svogūnėlius.

Genomuose buvo matyti daug pseudogenų, kurie nebeveikia, pradinio genomo liekanos, kurios laikui bėgant bus prarastos. Abiejų rūšių bakterijos turėjo didžiausią transpozonų (judriųjų DNR elementų), apie kuriuos kada nors buvo pranešta bakterijų genome, skaičių, kiekvienas sudarė beveik trečdalį jų genomų.

Transposonai juda aplink genomą, įterpia save į kitus funkcinius genus ir daro šias sekas nefunkcinėmis. „Tai tikriausiai yra genų praradimo proceso dalis“, – sakė Hendry.

Kadangi bakterijų genomai buvo skirtingi, bet kiekvienas iš jų parodė vykstančios evoliucijos įrodymus, mokslininkai padarė išvadą, kad kiekvienoje bakterijų linijoje evoliucija vyksta nepriklausomai.

Tarp bendraautorių yra Jose Lopez, Nova Southeastern universiteto Dania Beach, Florida, mikrobiologas; ir Dante Fenolio, Teksaso San Antonijaus zoologijos sodo išsaugojimo ir tyrimų viceprezidentas.

Tyrimą finansavo Meksikos įlankos tyrimų iniciatyva.

Bendrasis pokalbių pokalbių kambarys

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.