Изследователи откриват, че червеи, наречени "живи влакна" (Nematomorpha, Gordiacea), манипулират своите насекоми-гостоприемници с помощта на гени, придобити от самите тях.
Проучването хвърля светлина върху ролята на хоризонталния трансфер на гени в еволюцията.
Екип, ръководен от Тапей Мишина (Tappei Mishina) от Центъра за изследване на динамиката на биосистемите към научноизследователския японски институт RIKEN, наскоро установява, че паразитите манипулират своите гостоприемници с помощта на откраднати гени, които вероятно са придобили чрез явление, наречено хоризонтален трансфер на гени.
Резултатите са публикувани наскоро в списание Current Biology.
Паразити и поведение на гостоприемника
Много паразити манипулират поведението на своите гостоприемници, за да осигурят оцеляването си и способността си да се размножават. Червеите Gordiacea показват един от най-сложните примери за този вид контрол на поведението. Те се раждат във вода и използват водни насекоми като еднодневките (Ephemeroptera), за да стигнат на стоп до сушата, където остават неподвижни, докато не бъдат изядени от сухоземни насекоми като щурци или богомолки.
След като достигне до тези гостоприемници, червеят започва да расте и да манипулира поведението на гостоприемника. Накрая зрелият червей Gordiacea кара гостоприемника да скочи във водата, което често води до окончателната му смърт, за да може да завърши мисията си и да се размножи.
Червеите Chordodes използват богомолките като окончателни гостоприемници. След като узреят в богомолките, те манипулират гостоприемниците си да влязат във водни басейни, където паразитите се размножават. Кредит: Takuya Sato
Предишни изследвания предполагат, че червеите Chordodes превземат биологичните пътища на своите гостоприемници и стимулират движението към светлината, което кара гостоприемниците да се приближат към водата. Учените смятат, че това се постига с молекули, които имитират тези на централната нервна система на гостоприемниците, но как точно тези паразити са развили този вид молекулярна мимикрия остава загадка.
Генна експресия и манипулация на гостоприемника
За да отговорят на този въпрос, изследователите анализират генната експресия в цялото тяло на червея Chordodes преди, по време и след манипулирането на неговия гостоприемник богомолка. Те откриват над 3000 гена на червеите, които се експресират повече, когато се манипулират гостоприемниците, и 1500 гена на червеите Chordodes, които се експресират по-малко.
От друга страна, генната експресия в мозъка на богомолките не се е променила и всъщност не може да бъде разграничена от тази, открита в незаразените богомолки. Тези резултати показват, че червеите Chordodes произвеждат свои собствени протеини за манипулиране на нервната система на своите гостоприемници.
След това изследователите търсят база данни с протеини, за да проучат произхода на гените, които червеите Chordodes използват за манипулиране на богомолките.
"Поразително е, че много от гените на червеите Chordodes, които биха могли да играят важна роля в манипулирането на техните гостоприемници, са много сходни с гените на богомолките, което предполага, че са придобити чрез хоризонтален трансфер на гени", обяснява Мишина.
Хоризонталният трансфер на гени е биологичен процес, при който гените се прехвърлят от един организъм на друг, но не чрез размножаване. Той може да има значителни еволюционни последици, тъй като позволява на организмите бързо да придобиват нови гени или функции, което потенциално им помага да се адаптират към нова среда или начин на живот.
Молекулярна мимикрия и еволюция
По-нататъшният анализ подкрепя идеята, че молекулярната мимикрия, наблюдавана при червеите Chordodes, вероятно е резултат от хоризонтален трансфер на гени от богомолки.
По-специално, над 1400 гена на червеите Chordodes съвпадат с тези на богомолките, но отсъстват или са много различни от видовете червеи, които не използват гостоприемници богомолки.
Авторите стигат до заключението, че многобройните мимикриращи гени, които са идентифицирали, вероятно са резултат от множество събития на хоризонтален трансфер на гени от различни видове богомолки по време на еволюцията на червеите Chordodes. Тези гени, особено свързаните с невромодулацията, привличането към светлина и циркадните ритми, изглежда играят роля в манипулирането на гостоприемника.
Хоризонталният трансфер на гени е един от основните начини, по които бактериите еволюират, за да устоят на антибиотиците. Мишина смята, че когато открием повече примери за хоризонтален трансфер на гени между многоклетъчни организми, ще получим представа за това явление, както и за еволюцията като цяло.
"Многото случаи на хоризонтален трансфер на гени, които открихме при червеите, могат да бъдат добър модел за изследване", казва Мишина. "Като използваме този модел, се надяваме да определим механизмите, които са в основата на хоризонталния трансфер на гени, и да напреднем в разбирането си за еволюционната адаптация."
Справка: “Massive horizontal gene transfer and the evolution of nematomorph-driven behavioral manipulation of mantids” by Tappei Mishina, Ming-Chung Chiu, Yasuyuki Hashiguchi, Sayumi Oishi, Atsunari Sasaki, Ryuichi Okada, Hironobu Uchiyama, Takeshi Sasaki, Midori Sakura, Hirohiko Takeshima and Takuya Sato, 19 October 2023, Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.052
Източник: Genetic Thieves: New Research Reveals How Parasites Hijack Host Behavior With Stolen DNA, RIKEN
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари