團(tuán)隊發(fā)表關(guān)于細(xì)菌中不尋?;蜻M(jìn)化的研究
蒙大拿大學(xué)的研究人員在細(xì)胞水平上進(jìn)行了另一項(xiàng)發(fā)現(xiàn),以幫助了解我們星球上所有生命的基本過程 - 這一次是在恐龍漫游地球后生活在蟬昆蟲體內(nèi)的不尋常細(xì)菌中。
在過去的7000萬年中,細(xì)菌經(jīng)歷了極端的適應(yīng)性生活在昆蟲的體內(nèi),估計失去了95%至97%的基因,并導(dǎo)致任何生物體已知的一些最小的基因組。在這個過程中,他們失去了生活在蟬之外的任何地方的能力。
“蟬共生復(fù)合物與任何其他已知生物都非常不同,”密歇根大學(xué)生物科學(xué)研究生,研究生物學(xué)生物科學(xué)蟬研究員,生物科學(xué)部的John McCutcheon實(shí)驗(yàn)室的蟬研究生馬特坎貝爾說。
許多昆蟲與有益的或“共生的”細(xì)菌密切相關(guān)。這些細(xì)菌共生對于僅消耗一種缺少某些必需營養(yǎng)素的食物的昆蟲至關(guān)重要。例子包括喂食虱子的虱子以及以植物糞便為食的昆蟲 - 蚜蟲,葉蟬和蟬。
密歇根大學(xué)的研究表明,蟬的共生細(xì)菌會產(chǎn)生昆蟲宿主生長和繁殖所需的氨基酸和維生素。在研究南美蟬的三個田間季節(jié),UM博士后研究員Piotr Lukasik發(fā)現(xiàn)許多物種的單一共生細(xì)菌進(jìn)化在同一蟬中成為幾種不同類型細(xì)菌的復(fù)合物。
“通過這個過程,個體細(xì)菌已經(jīng)失去了許多基因,現(xiàn)在彼此依賴,因?yàn)槊糠N類型都含有獨(dú)特的必需基因,”Lukasik說。“不同的類型必須共同提供蟬宿主所需的氨基酸和維生素。”
位于美國東部的不同種類的蟬含有數(shù)十種小的,快速進(jìn)化的細(xì)菌。個體類型通常包含很少的可識別基因,并且以不完全理解的方式分布在蟬內(nèi)的不同細(xì)胞區(qū)室中。
“蟬存在共生復(fù)合物而不是單一的,表現(xiàn)良好的細(xì)菌,這可能對該物種構(gòu)成挑戰(zhàn),”Lukasik說。“畢竟,當(dāng)你需要一頓飯 - 無論是蟬所需的維生素還是饑腸轆轆的學(xué)生所需的披薩 - 它更容易從單一來源獲得,而不是從幾個不同的來源拼湊起來。”
研究人員認(rèn)為,這種細(xì)菌的進(jìn)化是偶然發(fā)生的,盡管對蟬沒有幫助,微觀生物必須長期停留,因?yàn)橄s現(xiàn)在需要它們存活。
“事實(shí)上,生命周期最長的蟬也是那些最瘋狂的細(xì)菌共生體,”Lukasik說。
該研究最近發(fā)表在當(dāng)前生物學(xué)文章“周期性蟬細(xì)菌內(nèi)共生體中的特異性基因組降解”,以及最新一期“蟬屬”中的“蟬類間相互依賴性內(nèi)共生復(fù)合物的多重起源”研究中。美利堅合眾國國家科學(xué)院。
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