Pomembna vloga majhnega genoma

Koevolucija pomeni sočasno prilagajanje različnih vrst. O koevoluciji govorimo, ko evolucijska sprememba ene vrste povzroči spremembe druge vrste. V reviji Cell so objavili članek, v katerem znanstveniki in znanstvenice predstavijo pomen prisotnosti bakterije rodu stammera za razgradnjo pektina pri hrošču vrste osatov čeladnik.

Pektin je sladkorni polimer v celični steni rastlin, pri njegovi razgradnji pa sodelujejo pektinolitični encimi. Zanimivo je, da hrošč nima genov za pektinolitične encime, slednje zanj proizvajajo simbiontske bakterije, ki prebivajo v njegovem telesu. Govorimo o simbiozi ali sožitju, to je pojavu, ko dva organizma živita skupaj in imata od tega koristi. Stammera hrošču zagotavlja encime za razgradnjo pektina, hrošč pa bakteriji snovi, kot so denimo aminokisline, ki jih bakterija ne more izdelati sama.

Osatov čeladnik je rastlinojeda vrsta hrošča, ki jo najdemo povsod po svetu, izvira pa z območja Evrazije. Da bi določili bakterije, ki skrbijo za razgradnjo pektina pri osatovem čeladniku, so raziskovalci analizirali bakterijske združbe v hroščevem telesu. Ugotovili so, da se pri vseh populacijah hroščev po svetu pojavlja samo bakterijski rod stammera.

Za lociranje bakterijske skupine stammera v telesu čeladnika so uporabili posebne tehnike fluorescentnega označevanja. Ugotovili so, da se bakterije nahajajo v posebnih vrečkam podobnih strukturah, neposredno povezanih s črevesjem. Mesto blizu črevesja je nujno za to, da bakterije lahko predstavljajo vir pektinaznih encimov za žuželko. Pri samicah osatovega čeladnika se bakterije nahajajo v žleznih rezervoarjih, ki se odpirajo v spodnjo tretjino samičine vagine, kar je ključno za naslednji rod hroščev, saj se mikrobne združbe preko skupkov jajčec prenesejo neposredno na potomce.

Da bi potrdili pomen bakterijske združbe za gostitelja, so raziskovalci uspešno vzgojili ličinke čeladnika brez simbiontov. Te ličinke so imele manjšo verjetnost preživetja v primerjavi s tistimi, pri katerih so bili simbionti prisotni.

Bakterije stammera imajo najmanjši do zdaj poznan genom med bakterijami, ki ne živijo v celicah gostitelja. Majhen genom je posledica številnih izbrisov neesencialnih genov; tako je bakterija med drugim brez genov, potrebnih za Krebsov cikel in gibanje bička ter genov za biosintezo dolgoverižnih maščobnih kislin, fosfolipidov in purina.

Stammera sama nima presnovne sposobnosti proizvodnje vseh esencialnih aminokislin in vitaminov B, zato ji te priskrbi hrošč. Je pa bakterija v povezavi s prehranjevalnim načinom svojega gostitelja tekom evolucije razširila nabor genov, ki so vključeni v regulacijo, proizvodnjo in izvoz dveh vrst pektinaz. Na tak način je koevolucija dveh vrst povečala verjetnost preživetja pri obeh.

Pektina še vedno ne more razgrajevati vajenka Mojca.