Patyczaki same produkują sobie bakteryjne enzymy

[KopalniaWiedzy.pl 320]

Straszyki wytwarzają bakteryjne enzymy (pektynazy) rozkładające roślinne ściany komórkowe.

Naukowcy z Instytutu Ekologii Chemicznej Maxa Plancka w Jenie uważają, że owady pozyskały je na drodze poziomego transferu genów.

Nie zakłada się, że owady produkują własne pektynazy - podkreśla dr Matan Shelomi, tymczasem patyczaki wytwarzają bardzo dużo tych enzymów, a w ich genomie występują liczne geny pektynazy.

W oparciu o podobieństwo DNA naukowcy stwierdzili, że ich źródłem były zapewne gammaproteobakterie, najpowszechniejsze bakterie w mikrobiomie tych owadów, które często występują także na zjadanych przez nie liściach. Nie jesteśmy pewni, co się stało, ale jeden lub dwa geny pektynazy z bakterii jelitowych lub nawet coś z pokarmu dostało się do genomu patyczaka, a później ewoluowało razem z owadami.

Testy wykazały, że część pektynaz zachowała pierwotną funkcję (chodzi o rozkład pektyny). Działanie innych jest nieznane.

Pozostaje tylko pytanie, kiedy doszło do transferu. By to ustalić, zespół z Jeny badał 7 gatunków patyczaków/straszyków (Phasmatodea), w tym występujące w Kalifornii Timema cristinae (należą one do rodzaju Timema, uznanego za grupę siostrzaną reszty rzędu zwanej Euphasmida lub Euphasmatodea). Timema nie mają pektynaz, a Euphasmida tak. Nie było jednak wiadomo, czy Timema nigdy ich nie miały, czy też w pewnym momencie utraciły kodujące je geny.

Autorzy publikacji z pisma Scientific Reports wykorzystali bazy danych 1K Insect Transcriptome Evolution Project (1KITE). Ponieważ w ramach projektu ukończono sekwencjonowanie już ponad 1200 gatunków owadów, naukowcy mogli łatwo przeszukać różne ich grupy pod kątem obecności enzymów. Okazało się, że do transferu doszło krótko po oddzieleniu Timema i Euphasmatodea ok. 60-110 mln lat temu.

Wcześniej inni badacze z Wydziału Entomologii odkryli poziomy transfer pektynazy u stonkowatych (Chrysomelidae). Warto przypomnieć, że zarówno stonkowate, jak i patyczaki żerują na liściach. W obu grupach po zajściu poziomego transferu zaszła też masywna radiacja ewolucyjna.

Zgodnie z ostatnią teorią Shelomiego - hipotezą ekspansji enzymatycznej - nagłe pojawienie się nowych możliwości enzymatycznych (czy to przez mutacje, czy przez poziomy transfer genów) mogło napędzić ewolucję gatunków i zmianę diety na wyspecjalizowaną.

« powrót do artykułu