Ген симбиотической бактерии перешел к геному насекомого-носителя

Международная группа биологов, возглавляемая Джоселин Роуз из Корнеллского университета (Итака, США), исследовала геном жука — вредителя кофейных плантаций Hypothenemus hampei. В ходе изысканий группа обнаружила внутри генома кофейного жучка ген одной из бацилл микрофлоры его кишечника. Этот ген отвечает за сборку молекул маннаназы, маннан-расщепляющего фермента. Маннан - главный компонент кофейных ягод.

Ученые предположили, что ген приобретен в результате т.н. горизонтального переноса - обмена участками ДНК между клетками разных видов живых существ. Ранее предполагалось, что межвидовой обмен генами возможен только среди простейших организмов. Однако позднейшие исследования показали наличие генов бактерий-паразитов внутри генома их хозяев — насекомых.

Ген из ДНК бациллы в геноме кофейного жучка обеспечил насекомому важное конкурентное преимущество перед другими видами питающихся кофе насекомых: у него отпала нужда в бактерии-симбионте, так как и без нее он получил возможность целиком переваривать полученные сахара.

Выводы группы биологов были проверены экспериментально: в раствор маннана был добавлен экстракт ферментов из клеток кишечника Hypothenemus hampei. Как и было предсказано, выделенные ферменты успешно расщепили молекулы сахара.

Как заключили Джоселин Роуз с коллегами, процессы переноса генов от бактерии к насекомому могут часто происходить у насекомых, специализированных на одном или нескольких близких видах растений. Бактерии-симбионты кишечника таких насекомых содержат ряд генов, перенос которых внутрь ДНК насекомого со временем закрепляет естественный отбор.

Напомним, что Hypothenemus hampei — серьезный вредитель кофе, распространенный во всем мире. Самки кофейного жучка прогрызают мякоть кофейного плода и откладывают на поверхность семян яйца. Вылупившиеся личинки и поедают кофейные зерна. Ежeгoдный yщepб, кoтopому подвергается кoфeйнaя oтpacль от Hypothenemus hampei, oцeнивaeтcя в пoлмиллиapдa дoллapoв.