Компоненти симбиоза суперорганизъм: листни въшки (по-горе) и Buchnera бактерии. живеещи в специализирани клетки гостоприемници - bakteriotsitah (снимка от www.genomenewsnetwork.org и www.uv.es сайтове)

Стабилност листни въшки до високи температури, тъй като се оказа, се определя от генетичните характеристики на техните симбионти - Buchnera бактерии. Някои листни въшки Acyrthosiphon Pisum намерени мутирали симбионти, които в случай на прегряване не е активирана един от гените на "термичен шок» - ibpA. При нормална бактериален протеин, кодиран от този ген помага да издържат на прегряване. Mutant листни въшки симбионти размножават бързо в по-студено време, но при по-високи температури те започват да играят много по-насекомото чиито симбионти не носят мутацията.

Листни въшки се хранят изключително с растителни сокове. Живей по този оскъден диета им позволява успешно симбиоза с бактерии. Симбионти получават от приюта на собствениците и храната, и в замяна на тях се синтезират аминокиселини, витамини и други вещества, напълно отсъства в това малко захар малко вода, която е само на хранителни листни въшки.

Фактът, че листните въшки са всъщност симбиоза "суперорганизъм", дава един доста особен характер на тяхната екология и еволюция. Например, листни въшки е напълно възможно наследяване на придобитите герои "Lamarckian". В крайна сметка, за живота на един от листни въшки в своите клетки заменени от няколко поколения symbiont-Бюхнер и генетичния фонд на бактерията може да се промени в резултат на мутация и селекция, а след това даде листни въшки симбионти на тяхното потомство, които са генетично различни от тези, които тя получава от майка си.

Листни въшки симбиоза с Buchner повече от 100 милиона години. През това време на Бюхнер преминали генетична деградация - това е почти неизбежно съдбата на всички облигатни вътреклетъчни симбионти. Бюхнерова загуби капацитет за рекомбинация (обмен на гени от други бактерии), неговата ген значително намалена, опростена и губи еластичност поради загубата на мобилни генетични елементи и повторения. Това намалява адаптивния капацитет на бактериите. Като всеки организъм, свикнали с относително непроменени благоприятни условия на Бюхнер стана много разглезен и капризен създание. А това, от своя страна, налага ограничения върху всички "супер-организъм". Така например, на Бюхнер не обичам жегата - и това значително затруднява листни въшки разпространение в тези региони, където има голяма вероятност от прегряване. Между другото, тези ограничения са общи за много други суперорганизъм: малки земните гръбначни, не можеше да се научат как да растителна основа диета, все още не е разработена топлокръвни (необходим за усвояването на чревната флора диетични фибри не могат да понасят преохлаждане); Нека си спомним също колко усилия се прилага за да се поддържа постоянна температура в домовете си термити.

Основният проблем при което тялото обърната прегряване - е възможността за промяна на вторичната структура (денатуриране) някои протеини. Обикновено клетките в отговор на покачване на температурата включва редица гени (наречен топлинна шок гени - топлинен шок гени), кодиращ специфични протеини - шаперони, чиято функция се състои в това, че те са "принудени" други протеини придават на правилната конфигурация. Топлинен шок гени (състоящ се от пет парчета) и имат Buchner.

Интересно е, че някои от гените, които други организми обикновено се активират в случай на прегряване, в Buchner винаги работи с повишена активност. Фактът, че неправилно нагъване на протеин може да се получи не само поради високите температури, но също и поради вредни мутации в гените, кодиращи тези протеини. Бюхнер лишени от способността да се рекомбинират, обречени на постоянно натрупване на мутациите натоварване и придружители до известна степен може да се смекчат негативните ефекти на мутация, превръщайки по правилния начин не е напълно правилни протеини.

Тъй като линията на листни въшки, които разкриха тази аномалия е направена преди пет години от "нормално" линия, в която ibpA активира в случай на прегряване, учените предположили, че причината е мутация (вероятно единствен), се появиха преди по-малко от пет години.

Генома на Бюхнер Прочетете и разберете мутацията не беше трудно. Изследователите otsekvenirovali регулаторна област ibpA ген и е установено, че бактериите с анормален отговор на прегряване "загубен" един нуклеотид (аденин) в мястото, където се присъединява към хромозома регулаторен протеин Y32, които просто включва ibpA ген (и други гени топлинен шок ) в стресова ситуация.

Изследователите решили да разберете как се е случила мутацията в бактериалната symbiont, това се отразява в жизнеспособността и репродуктивно потенциал симбиоза суперорганизъм. Листни въшки мутант и нормално Бюхнерова отглеждат при различни температурни условия: при постоянна температура от 15 ° и 20 ° С, и частта от насекоми на възраст два дни след излюпването бяха отопление четири часа до 35.5 ° С Оказа се, че след прегряване мутирали листни въшки симбионти почти напълно губят способността си да се възпроизведе, като листни въшки нормални symbiotes възпроизвеждат доста добре. Въпреки това, при постоянна температура от 15 ° или 20 ° С проявяват забележими предимство листни въшки мутантни симбионти. Те се използват, за да започне да се размножават и произвеждат повече потомство средно.

Допълнителни експерименти могат да се определи защо краткосрочен прегряване толкова вредно въздействие върху листните въшки мутант Бюхнерова: повишаване на температурата до 35 ° С или по-високи води до смърт маса на бактериални симбионти. След това е само около 1000 бактерии на насекоми, докато скоростта на около един милион.

Така мутант Бюхнерова даде предимство листни въшки при постоянна ниска температура, и "нормален" са предимство в този случай, ако има опасност от прегряване. Очевидно е, че в зависимост от климатичните условия на района и дори от времето на годината избора на посоката, в естествени популации на листни въшки могат да варират: понякога листните въшки се възползва от обичайните, а понякога - с мутирали симбионти. В резултат на двете генетични варианти, се съхраняват в естествени популации, и никой от тях не може напълно да изместят друг.