Как и все другие живые организмы, животные сталкиваются с проблемой отражения врагов. Использование химического оружия может быть эффективной стратегией выживания. Вместо того, чтобы взять на себя эту задачу, многие морские и наземные животные объединяются с микробными симбионтами, которые могут обеспечить такую защиту. Международная группа исследователей во главе с учеными Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) и Института исследований натуральных продуктов и биологии инфекций им. Лейбница в Йене обнаружила, что бактерии, связанные с жуками Lagria villosa, могут производить противогрибковое вещество, очень похожее на вещество, обнаруженное в оболочниках. живущих в морской среде. Исследователи обнаружили, что эта общность, вероятно, объясняется переносом генов между неродственными микроорганизмами.
Жуки Lagria villosa, вид, завезенный в Южную Америку из Африки и в настоящее время являющийся сельскохозяйственным вредителем в Бразилии, переносят бактерии Burkholderiagladioli, которые, как было показано ранее, защищают яйца насекомых от грибковых врагов. Один жук несет не один, а несколько штаммов близкородственных бактерий B.gladioli с различной способностью производить защитные вещества.
В естественных условиях у жуков особенно доминирует один из штаммов. Это, однако, сложно исследовать, потому что он не хочет расти, если его отделить от насекомого-хозяина. Более того, геном или полный набор генетического материала в этом штамме сократился. «Редукция генома часто происходит у бактерий, которые долгое время жили в тесной ассоциации с хозяином. Тем не менее, присутствие близкородственных бактерий с такими разными размерами генома у одного и того же насекомого является неожиданным и предполагает, что их родство с жуком отличается», - сказала доктор Лаура Флорес из Института органической и молекулярной эволюции (iOME) Университета Майнца, которая является первым автором исследования. Профессор Мартин Калтенпот, один из ведущих авторов публикации, добавил: «Для насекомых наличие места для этого разнообразия микробных симбионтов может быть ключом к защите от врагов».
Открытие нового биоактивного вещества, продуцируемого доминирующим штаммом B.gladioli Lv-StB, было особенно интересно для исследовательской группы. Собрав 28 000 яиц жуков для химического анализа, доктор Кирстин Шерлах и профессор Кристиан Хертвек из Йены определили особенно интересное соединение, вырабатываемое симбионтом, которое может блокировать рост грибков. Ученые назвали это новое соединение лагриамидом в честь симбионтного жука-хозяина Лагрии. «Поразительно, но лагриамид очень похож на вещества, которые ранее были обнаружены в морской среде и которые, предположительно, производятся микробными симбионтами оболочников», - сказал Шерлах. Как объяснить это замечательное сходство столь разных мест обитания и организмов?
Проанализировав пул генов в микробном сообществе жуков L. villosa, Джейсон Кван и его команда из Висконсинского университета в Мэдисоне, США, идентифицировали гены, ответственные за выработку лагриамида в геноме жуков. доминирующий симбионт жука. Они также нашли интересную подсказку: эти гены расположены на так называемом геномном острове, то есть в области, которая, вероятно, была вставлена в хромосому симбионта из внешнего источника.
Прыгающие гены - известное явление у бактерий и других организмов. Однако это один из немногих примеров, в которых есть прямые доказательства того, что такой перенос генетического материала лежит в основе защитного потенциала симбионта. Особенно интересно, что симбиоз и приобретение чужеродного генетического материала могут быть универсальным средством инноваций для защиты животных в различных средах обитания. Эти результаты также подчеркивают ценность защитных симбионтов для открытия соединений с антимикробными свойствами, потенциально пригодных для использования людьми.