Симбиотске бактерије живе унутар специјализованих органа који се називају бактериоми унутар инсеката. Ова слика приказује попречни пресек биљке Цаллодицтиа круепериса флуоресцентним сондама које обележавају три микроба: Виданиа (црвено), Содалис (жута) и Сулциа (зелено)
Љубазношћу Анна Мицхалик и др
Симбиотске бактерије које живе у ћелијама инсеката имају најмањи геном познат за било који организам. Налази додатно замагљују разлику између ћелијских органела попут митохондрија и већине микроба без костију у природи.
„Тачно где се завршава овај високо интегрисан симбионт и почиње органела, мислим да је веома тешко рећи“, каже Пиотр Łукасик на Јагелонском универзитету у Кракову, Пољска. „Ово је веома замагљена граница.“
Плантхопперс су инсекти који се у потпуности хране биљним соком и допуњују своју исхрану захваљујући древној вези са симбиотским бактеријама. Током много милиона година, ови микроби су еволуирали да живе у специјализованим ћелијама у абдоменима биљака, производећи хранљиве материје које биљке не могу да добију из своје слатке исхране. Многе од ових бактерија су потпуно зависне од својих домаћина и допустили су да се њихов генетски алат пропадне на делић величине њихових предака.
Łукасик и његове колеге су били заинтересовани за еволуцију овог односа између бактерија и буба и колико мали могу бити ови бактеријски геноми. Тим је узорковао 149 појединачних инсеката из 19 породица биљки, извлачећи ДНК из трбушног ткива инсеката. Истраживачи су анализирали и секвенцирали ДНК, реконструишући геноме симбиотских бактерија Виданиа и Сулциа.
Бактеријски геноми су били изузетно мали. Дужина генома се може мерити бројем парова база, секвенцом упарених „слова“ у генетском коду. Бактеријски геноми су били краћи од 181.000 парова база. Поређења ради, људски геном има милијарде парова база.
Неки од Виданиа геноми су били дуги само 50.000 парова база, најмањи познати за било који облик живота. Раније је најмањи био Насуиасимбиотску бактерију коју угошћују сродници биљног шикара зване леафхопперс, чија величина има нешто више од 100.000 базних парова.
На 50.000 базних парова, Виданиа геноми су на нивоу оних који се налазе у вирусима, за које се не сматра да су живи: вирус иза ковид-19 има геном дуг око 30.000 парова база, на пример. Неки од Виданиа имају само око 60 гена који кодирају протеине, међу најмањим бројем забележених.
Плантхопперс се ослањају на симбиотске бактерије да допуне своју специјализовану исхрану
Љубазношћу Анна Мицхалик и др
Бактерије су еволуирале са својим инсектима домаћинима око 263 милиона година, независно развијајући изузетно мале величине генома унутар две различите групе биљки. Једна од ретких ствари које ове бактерије раде је да производе аминокиселину фенилаланин, која је хемијски прекурсор за прављење и јачање егзоскелета инсеката.
Łукасик и његов тим сматрају да би се огроман губитак гена могао догодити када инсекти једу нову храну са хранљивим материјама које су раније снабдевале бактерије, или када се више микроба усели и преузме те улоге.
Веома редуковане бактерије подсећају на митохондрије и хлоропласте – органеле које производе енергију унутар животињских и биљних ћелија које потичу од древних бактерија. Симбиотске бактерије се на сличан начин налазе унутар ћелија домаћина и преносе се између генерација.
„Органел је само реч, тако да је у реду да назовем ове органеле ако неко жели да их укључи у дефиницију“, каже Нанци Моран на Универзитету Тексас у Остину, који није био укључен у истраживање. „Али остају разлике у односу на митохондрије или хлоропласте.“
Митохондрије су много старије, настале су пре 1,5 милијарди година или више, а њихови геноми су још мањи – око 15.000 парова база.
„Ови симбионти живе само у специјализованим ћелијама домаћинима, а не у већини ћелија у целом организму, као што се види у митохондријама и хлоропластима“, каже Моран.
Łукасик сматра да су ове бактерије и митохондрије једноставно на различитим местима на еволуционом „градијенту зависности“ од својих домаћина. Он сумња да још ситнији геноми симбиота тек треба да буду откривени.
Теме:
