A levéltetvek képessége a hőmérsékleti ingadozásokhoz való alkalmazkodásra a szimbiotikus baktériumoktól függ
A szimbiotikus szuperorganizmus komponensei: levéltetű (fent) és Buchnera baktériumok. speciális gazdasejtekben - bakteriocitákban (www.genomenewsnetwork.org és www.uv.es fotók)
A levéltetvek stabilitását a magas hőmérsékletekhez, amint kiderült, a szimbólumai - Buchnera baktériumok genetikai jellemzői határozzák meg. Néhány levéltetűben, Acyrthosiphon pisum, mutáns szimbolikusok találhatók, amelyek nem aktiválják az egyik ibpA génjét, ha túlmelegedettek. Normál baktériumoknál a gén által kódolt fehérje ellenáll a túlmelegedésnek. A mutáns szimbólumokkal rendelkező levéltetvek gyorsabban reprodukálódnak a hűvösebb időben, de ahogy a hőmérséklet emelkedik, elkezdenek sokat elveszteni azoknak a rovaroknak, amelyeknek szimbólumai nem mutatnak mutációt.
A levéltetvek kizárólag növényi gyümölcsleveken takarmányoznak. Élvezzék ezt a szűk táplálékot, lehetővé teszik a baktériumok sikeres szimbiózisát. A szimbiókok menedéket és ételt kapnak a tulajdonosuktól, cserébe pedig aminosavakat, vitaminokat és egyéb anyagokat szintetizálnak nekik, amelyek teljesen hiányoznak az enyhén édes vízből, ami az egyetlen levéltetés.
Az a tény, hogy a levéltetvek valójában szimbiotikus "szuperorganizmusok", meglehetősen különleges jelleget kölcsönöz az ökológiájuknak és fejlődésüknek. Például a levéltetvekben a megszerzett jelek "Lamarck szerint" öröklődhetnek. Végtére is, az élet egyik levéltetvek a sejtjeiben helyébe több generáció szimbionta-Büchner, és a génállomány a baktériumok eredményeképpen változik a mutáció és szelekció, majd adja levéltetű szimbiózisban élő utódaik, amelyek genetikailag eltérő, hogy ő kapta az anyjától.
A levéltetvek szimbiózisa buchnerrel több mint 100 millió éves. Ebben az időben a Buchner genetikai degradációba került - szinte elkerülhetetlen az összes kötelező intracelluláris szimbólum sorsának. Buchner elvesztette kapacitás rekombinációs (cseréje gének más baktériumok), a gén jelentősen csökken, egyszerűsített és elveszíti alakíthatóság miatt a veszteséget a mobil genetikai elemek, és megismétli. Ez csökkentette a baktériumok adaptív kapacitását. Mint minden olyan szervezet, amely viszonylag változatlan kedvező viszonyokhoz szokott, Buchner szörnyen fodros és szeszélyes teremtménysé vált. Ez viszont korlátozza az egész "szuperorganizmust". Például Büchner nem szeretem a meleget - és ez nagyban rontja a levéltetvek terjedését azokban a régiókban, ahol nagy a valószínűsége a túlmelegedést. Egyébként az ilyen korlátozások gyakran sok más szuperorganizmusnak: kis szárazföldi gerincesek nem tudta megtanulni, hogyan kell növényi alapú étrend, még nem alakult ki a melegvérű (szükséges az emésztést élelmi rost bélflóra nem tudja elviselni túlhűtés); Emlékezzünk arra is, milyen erőfeszítéseket tesznek annak érdekében, hogy fenntartsák az állandó hőmérsékletet az otthonuk termeszeteiben.
A fő probléma, amellyel a szervezet túlmelegedést tapasztal, bizonyos fehérjék másodlagos szerkezetének (denaturálódásának) megváltoztatásának lehetősége. Általában a sejt válaszul a hőmérséklet emelkedése számos olyan gén (úgynevezett hősokk gének - hősokk-gének), kódoló specifikus fehérjék - chaperonok, amelynek funkciója áll az a tény, hogy azok „kénytelen” más fehérjék a megfelelő konfigurációs. Hősokk-gének (az öt számban) szintén megtalálhatók buchner-ben.
Érdekes módon néhány gén, amelyet általában más szervezetek aktiválnak túlmelegedés esetén, a buchnerek mindig nagyobb aktivitással dolgoznak. Az a tény, hogy a fehérjék rossz összehajtása nemcsak a magas hőmérséklet miatt, hanem a fehérjéket kódoló gének káros mutációi miatt is előfordulhat. Buchner nem rendelkezik rekombinációs képességgel, mert a mutációs terhelés állandó felhalmozódása miatt van, és a chaperonok bizonyos mértékig mérsékelhetik a mutációk negatív hatásait, helyesen lecsökkentve a helytelen fehérjéket.
Mivel a vonal a levéltetvek, amely feltárta, ez az anomália történt öt évvel ezelőtt a „normális” sort, amelyben ibpA aktivált túlmelegedés esetén, a kutatók feltételezték, hogy az ok a mutáció (valószínűleg egyetlen), megjelent kevesebb, mint öt évvel ezelőtt.
A Buchner nemzetség olvassa, és nem volt nehéz megtalálni a mutációt. A kutatók otsekvenirovali szabályozó régió ibpA gént, és megállapította, hogy a baktériumok abnormális válaszként túlmelegedés „elveszett” egy nukleotid (adenin) azon a helyen, ahol egy kromoszóma csatlakozik szabályozó fehérje Y32, amely csak magában ibpA gént (és más gének hősokk ) egy stresszes helyzetben.
A kutatók úgy döntöttek, hogy megtudják, hogyan változik a bakteriális szimbionációban bekövetkező mutáció a szimbiotikus szuperorganizmus életképességére és reproduktív potenciáljára. Levéltetvek mutáns és a normál Buchner termesztett különböző hőmérsékleten: állandó hőmérsékleten a 15 ° és 20 ° C-on, és az a része a rovarok évesen két nappal a kikelés után négy órás melegítés 35,5 ° C-on Kiderült, hogy miután a túlmelegedés mutáns levéltetű szimbiózisban szinte teljesen elveszítik azt a képességüket, hogy reprodukálja, míg a levéltetvek normális szimbiótákat reprodukálni elég jól. 15 ° -on vagy 20 ° C-os állandó hőmérsékleten azonban a mutáns szimbólumokkal rendelkező levéltetvek jelentős előnyt jelentenek. Korábban kezdtek szaporodni, és átlagosan több utódot termelnek.
További kísérletek azt mutatták ki, hogy a rövid távú túlmelegedés annyira káros a levéltetvekre mutáns buchnerrel: a hőmérséklet akár 35 ° C-ra emelése akár a bakteriális szimíionumok tömeges halálához vezet. Ezután körülbelül 1000 baktérium van rovaronként, míg a normák körülbelül egymillió.
Így a mutáns buchnerek előnyösek a levéltetvekhez a táptalaj állandó alacsony hőmérsékleténél, és a "normál" is előnyös abban az esetben, ha fennáll a túlmelegedés veszélye. Nyilvánvaló, hogy a terep éghajlati viszonyaitól és az évszak idejétől függően a természetes vírusos populációk szelekciós iránya változhat: néha a gyakori, esetenként mutáns szimbiózisokkal rendelkező levéltetvek előnyösek. Ennek eredményeként mindkét genetikai változat továbbra is fennáll a természetes populációkban, és egyikük sem képes teljes mértékben eltolódni a másikban.