همه کاره همزیستهای: نی سوسک بهره مندی از باکتری یاران از طریق تمام مراحل زندگی

حشرات که تغذیه تنها بر روی گیاهان تعدادی از چالش ها برای غلبه بر. اما آنها همچنین برخی از فعال یاران به کمک به آنها را با تامین مواد مغذی مهم است. به اصطلاح همزیستی میکروارگانیسم ها را ضروری و اسیدهای آمینه و ویتامین ها و آنزیم ها در دسترس است و در این راه تکمیل و غنی سازی محدود در رژیم غذایی خود میزبان حشرات. نی سوسک با نیمه آبزی, شیوه زندگی نیز از جمله یاران است که گسترش دامنه خود را از مواد مغذی موجود. دانشمندان در دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز (JGU) در همکاری با محققان در موسسه ماکس پلانک برای شیمیایی محیط زیست در ینا و همکاران در هامبورگ و ژاپن به بررسی سهم که همزیستی باکتری ها را به غیر معمول چرخه زندگی و رژیم غذایی از نی سوسک. "با تشکر از همزيستی باکتری نی سوسک شده اند قادر به دسترسی جدید زیست محیطی سوله. اگر چه این به این معنی است که همزیستهای ترویج زیست محیطی بالقوه از میزبان خود چه حتی بیشتر جالب است این واقعیت است که آنها می توانند همچنین محدود کردن سازگاری خود را توضیح داد:" پروفسور مارتین Kaltenpoth رئیس اداره تکاملی زیست در JGU.

نی سوسک هستند محیط زیست غیر معمول زیرگروه برگ سوسک خانواده و تشکیل شده از حدود 165 گونه است که تمام یا بخشی از زمان در آب است. لارو این نی سوسک آبزی هستند و خود را متصل به زیر آب ریشه گیاه که از آنها خورد sap به عنوان غذا. این سوسک های بالغ بسیاری از گونه های زنده در پوشش گیاهی بالاتر از سطح آب و خوردن برگ گیاهان مانند علف جگن و نیلوفرهای آبی. در مقایسه با بسیاری دیگر از برگ سوسک از منابع غذايي لارو و حشرات بالغ از همان گونه تفاوت قابل ملاحظه ای است. "این زندگی آبزیان مرحله لارو بسیار غیر معمول" اظهار داشت Kaltenpoth اشاره به این که لارو حتی تولید پیله در زیر آب که از آن در این سوسک تخم. از اوایل دهه 1930 آن شناخته شده است که نی سوسک زنده در همزیستی با باکتری هایی است که استعمار کور کیسه در midgut از لارو اما در سوسک های بالغ را اشغال آنها به اصطلاح Malpighian کانالی که قابل مقایسه با ما کلیه. دانشمندان نیز آگاه است که بدون این همزیستهای لارو نمی قادر خواهد بود به شکل یک پیله. اما دقیقا چگونه این همزیستی باکتری کمک به معاش خود را میزبان است که هنوز باقی مانده است رمز و راز.

با استفاده از high-throughput sequencing تکنیک های این تیم به رهبری Kaltenpoth توالی ژنتیکی مواد همزیستهای از 26 گونه از نی سوسک از شمال امریکا و آسیا و اروپا است. آنها بازسازی کل ژنوم از همزیستهای و قادر به پیش بینی به آنچه این میکروب در واقع برای خود سوسک میزبان. معلوم می شود که باکتری ها می توانند با تولید تقریبا تمام اسیدهای آمینه ضروری است که ده پروتئین اجزای حیاتی برای زندگی است که از سوسک نمی سنتز خود را. این احتمال وجود دارد مهم برای لارو به ویژه به این دلیل که شیره گیاه از ریشه می کند عرضه مقادیر کافی از اسیدهای آمینه - و مهمتر از همه به اندازه کافی برای ساخت پروتئین غنی از پیله. "ما می دانیم که این شکل از همکاری که در اکثر یا تمام اسیدهای آمینه ضروری هستند عرضه شده از بسیاری از شیره گیاه تغذیه Hemiptera برای مثال شته و cicadas, اما این غیر معمول در سوسک گفت:" زیست شناس تکاملی.

دوم جنبه ای از همزیستی بالغ نی سوسک ها و باکتری ها است و حتی بیشتر جالب است. برخی از همزیستهای ارائه یک یا دو آنزیم است که می تواند شکستن پکیتن. پکیتن در حال حاضر در دیواره سلولی گیاهان و دشوار است به هضم. می توان آنها را شکسته pectinases به منظور کمک به کربوهیدرات و تامین انرژی از حشرات گیاه خوار.

این تیم تحقیقاتی به خود جلب کرد تا یک درخت فیلوژنتیک از همزیستی باکتری ها برای ردیابی تکاملی تاریخ است. جالب است که در طی تکامل خود از pectinases ناپدید شده اند از symbiont ژنوم در چهار مستقل سوسک رده. سوسک که نیست دست آوردن pectinases از طریق خود symbiont تخصصی برای زندگی و علف جگن گیاهان با مقادیر کم از پکتین. "این سوسک را تغییر مواد غذایی خود را گیاهی تنظیمات. و چون علف و جگن تنها مقدار کمی از پکتین در دیواره سلول های pectinases ارائه شده توسط همزیستهای شد دیگر مفید کردم و پس از آن از دست رفته" گفت: Kaltenpoth. سوسک است که در ادامه به تغذیه نیلوفرهای آب چمن راش یا pondweed هنوز حداقل یک pectinase.

نتایج نشان می دهد که در یک دست همزیستهای می تواند گسترش زیست محیطی بالقوه از میزبان خود و فعال کردن آن را برای انطباق با یک تو رفتگی در دیوار جدید. آنها همچنین نشان می دهد که همزیستی میکروب می تواند به محدود کردن انتخاب میزبان گیاهان اگر خود آنزیمی توانایی های از دست داده است. "ما فکر می کنیم که این گونه از نی سوسک که در زندگی و علف جگن دیگر نمی تواند بازگشت به مصرف پکتین-غنی گیاهان میزبان" به این نتیجه رسیدند Kaltenpoth.

نی سوسک در میان چند گروه از سوسک که تغییر کرده از یک زمینی به زندگی آبزیان چرخه. همزیستی میکروارگانیسم ها را ساخته اند سهم قابل توجهی در این حرکت از زمین به آب با حمایت از تامین مواد مغذی از لارو سوسک های بالغ. اما انواع خاصی از نی سوسک دیگر pectinases در دسترس آنها همچنین مسئول محدود کردن محیط زیست خود را میزبان می تواند اشغال کند.

پروفسور مارتین Kaltenpoth پژوهش در اکولوژی میکروبی از نی سوسک است که پشتیبانی شده توسط یک ERC Consolidator گرانت که او اعطا شد و در سال 2018 به بررسی جنبه های همزیستی بین سوسک و باکتری است. زیست شناس بوده و استاد تکاملی زیست در دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینس پس از 2015. او به تازگی منصوب شده جدید مدیر موسسه ماکس پلانک برای شیمیایی محیط زیست در ینا که در آن او خواهد شد راه اندازی بخش های جدید از حشرات اکولوژی و تکامل از فوریه 2021.

###

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.