Mechowce i Wolbachia – bakteria eliminująca samce. Badają je polscy naukowcy

Niektóre bakterie mogą przyczyniać się do eliminacji samców wśród bezkręgowców. Mogą być też wykorzystywane do ograniczania liczebności owadów przenoszących wirusa Denga czy wirusa Zika. Niektóre z nich zasiedlają drobne pajęczaki – roztocze. Badają je polscy biolodzy.

Mechowce Wolbachia
Oppiella nova – pierwszy gatunek mechowca, u którego wykryto bakterie Wolbachia.
Autor: M. Maraun; Żródło: http://salamon-oekologie.de

Zapytalibyście, co ma wspólnego Wolbachia z fabułą filmu „Seksmisja”? Są to bakterie, które bytują w różnorodnych komórkach bezkręgowców i w drastyczny sposób zmieniają ich biologię, mogąc prowadzić do zmniejszenia udziału samców w poszczególnych populacjach gospodarzy. Bakterie Wolbachia występują u mechowców (Oribatida) – stawonogów należących do roztoczy – nawiązując z nimi symbiotyczne relacje. Bada je zespół naukowców z Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (UAM), w którego skład wchodzi Edyta Konecka z Zakładu Mikrobiologii oraz Ziemowit Olszanowski z Zakładu Taksonomii i Ekologii Zwierząt.

Wolbachia i mechowce

Wolbachia to proteobakteria, która zasiedlać może różne bezkręgowce, takie jak skorupiaki, owady, pajęczaki, nicienie i prowadzić na różne sposoby do zmniejszenia liczebności samców. Może na przykład eliminować męskie osobniki albo je feminizować. Może również uniemożliwiać zakażonym samcom rozmnażanie z jakimikolwiek samicami. W dłuższej perspektywie sprawia to, że dany gatunek może zacząć się rozmnażać partenogenetycznie – bez udziału samców. Spekuluje się, że obecność bakterii Wolbachia i przekazywanie jej kolejnym pokoleniom może dawać różne korzyści ewolucyjne, takie jak na przykład łagodniejsze przechodzenie niektórych infekcji wirusowych czy pomoc w dostarczeniu niedostępnych lub trudno dostępnych wcześniej związków, jak na przykład witamina B2 (ryboflawina).

Przeczytaj także: Czym się różni pajęczak od pająka?

Wolbachia dzięki swoim oddziaływaniom na zwierzęta bezkręgowe może być wykorzystywana do regulowania ich liczebności. Ma to szczególne znaczenie przy zapobieganiu rozprzestrzeniania przez bezkręgowce mikroorganizmów chorobotwórczych dla człowieka lub bezkręgowców niebezpiecznych samych w sobie. Łatwiej jest na przykład zabić obligatoryjnie symbiotyczną dla nicienia bakterię Wolbachia, a „przy okazji” szkodliwego nicienia, niż stosować bardziej szkodliwe związki by uśmiercić robaka bezpośrednio. Ze względu na to, że Wolbachia występuje u komarów, jej obecność może być wykorzystywana przez biologów do zwalczania tych, które przenoszą wirusa Denga bądź wirusa Zika. Programy oparte na takim rozumowaniu przeprowadzano w ostatnich latach w Ameryce Południowej.

Przeczytaj także: Partenogeneza. Czy para mężczyzn mogłaby mieć wspólne biologiczne dziecko?

Część tej historii stanowią mechowce. Są to roztocze o wymiarach ciała od 0,2 milimetra do około 1,5 milimetra, bytujące w glebie (znajdywane także w mchach, od czego wywodzi się ich nazwa) i będące destruentami – rozkładają martwą materię organiczną (nie są pasożytami wbrew powszechnemu skojarzeniu z roztoczami, żywią się za to czasem również mikroorganizmami). Stanowią niemałą część biomasy glebowej w lasach w umiarkowanej strefie klimatycznej, czyli takiej jak nasza. Szacunkowe liczby mówią o setkach tysięcy mechowców na metr kwadratowy organicznej warstwy gleby. U części gatunków mechowców zidentyfikowano rozmnażanie się bez udziału samców.

Wolbachia, mechowce i polscy naukowcy z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza (UAM)

Naukowcy z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (UAM) badają mikroorganizmy wewnątrzkomórkowe u mechowców. Chodzi przede wszystkim o bakterię Wolbachia współżyjącą z tą grupą zwierząt. Ziemowit Olszanowski i Edyta Konecka robią to wykorzystując tradycyjne biologiczne badania terenowe oraz nowoczesne metody genetyczne. „Endosymbiontów nie można hodować poza organizmem eukariotycznym przy zastosowaniu konwencjonalnych technik bakteriologicznych w warunkach laboratoryjnych. Ich identyfikacja, badania populacji oraz analiza rozprzestrzeniania się zakażenia bakteryjnego jest możliwa przy zastosowaniu metod biologii molekularnej opartych na łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR, ang. Polymerase Chain Reaction). Badania są niezwykle żmudne, czaso- i kosztochłonne” – mówi Edyta Konecka.
Jak zatem wyglądają takie badania? „W ciągu roku zbieranych jest kilkadziesiąt prób gleby, ściółki i mchów z różnych rejonów Polski, z których izoluje się zwykle osobniki mechowców reprezentujących od kilku do kilkunastu gatunków” – opisuje Ziemowit Olszanowski. „Następny etap to izolacja DNA. W próbce wyizolowanego DNA obok materiału genetycznego poszukiwanej bakterii endosymbiotycznej jest także DNA innych mikroorganizmów stanowiących mikrobom bezkręgowca oraz DNA samego gospodarza. Obecność materiału genetycznego różnych organizmów w jednej próbie znacznie utrudnia poszukiwania drobnoustrojów wewnątrzkomórkowych. Następnie bakterie są charakteryzowane w oparciu o sekwencje genu 16S rRNA oraz genów podstawowego metabolizmu komórki” – dodają naukowcy z UAM.

Przeczytaj także: Genetyka „dla zabieganych”, czyli jak zrozumieć podstawy genetyki

Współpraca mikrobiolożki z taksonomem zaowocowała nowymi odkryciami. Udało się dotychczas wykryć występowanie bakterii Wolbachia i opisać ją u czterech gatunków mechowców: Oppiella nova, Gustavia microcephala, Ceratozetes thienemanni, a także Damaeus onustus. „Zakażenie bakteryjne u ostatniego z wymienionych gatunków roztocza zostało opisane przez Aleksandrę Jagiełło w ramach pracy licencjackiej zrealizowanej w Zakładzie Mikrobiologii UAM” – wspomina Edyta Konecka podkreślając, że wkład w te badania mają też najmłodsi naukowcy. Oprócz bakterii Wolbachia, u mechowców udało się znaleźć także bakterie z rodzaju Cardinium. „Endosymbiotyczne mikroorganizmy wykryto zarówno u gatunków mechowców, które rozmnażają się płciowo (G. microcephala, A. coleoptrata, D. onustus), jak również u roztoczy rozmnażających się partenogenetycznie (O. nova, C. thienemanni), co sugeruje inną funkcję bakterii niż indukcja partenogenezy u Oribatida. Wstępne wyniki dotyczące występowania i powiązań filogenetycznych bakterii wykrytych u mechowców zachęcają do kontynuowania badań wyjaśniających rolę bakterii u mechowców” – podsumowuje Ziemowit Olszanowski.

Dlaczego warto badać bakterie Wolbachia?

Dlaczego w ogóle warto badać bakterie z rodzaju Wolbachia? Oprócz pozyskiwania podstawowych informacji na temat życia na Ziemi i rządzących nim reguł, uzupełniania genetycznych baz danych czy mikrobiologicznych i zoologicznych podręczników „praca naukowca jest niezwykle fascynująca również ze względu na nieoczekiwane wyniki prowadzonych badań. Podczas poszukiwań Wolbachia, wykryto nieznaną dotąd bakterię u mechowca A. coleoptrata wyizolowanego z próby mchów zebranej w lesie mieszanym w pobliżu Ostrowca Świętokrzyskiego. Analiza podobieństwa sekwencji 16S rRNA bakterii wykrytej u A. coleoptrata i sekwencji genów zdeponowanych w bazie GenBank wykazała m. in. wysoki stopień podobieństwa sekwencji mikroorganizmu u roztocza i endosymbiotycznych drobnoustrojów ameby i pantofelków: Nucleicultrix amoebiphila oraz Gortzia sp.” – uzupełniają badacze z UAM zwracając uwagę, że mikroorganizmy te bytują w jądrach komórkowych gospodarzy i mogą być endosymbiontami mechowców. Teraz czas na dalsze – niezwykle ciekawe i ważne – badania interakcji między mechowcami i zasiedlającymi je mikroorganizmami, odkrycie ich dokładnego charakteru i zbadanie przyczyn takiego stanu rzeczy.

Artykuł napisałem w ramach współpracy z Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza (UAM) w Poznaniu.

Łukasz Sakowski. Czytaj więcej
    Skomentuj na blogu
    Skomentuj na facebooku

4 komentarze :

  1. Wiecie dlaczego nikt w Polsce wcześniej nie dokonał tego odkrycia?
    To wszystko przez osoby obierające jajka od tego grubszego końca którzy z powodu swojego oszołomstwa hamują rozwój nauki!

    OdpowiedzUsuń
  2. Wszystko byłoby dobrze gdyby nie to że większość mieszkańców Ziemi to płaskoziemscy antyszczepionkowcy co wstrzykują homeopatię

    OdpowiedzUsuń
  3. BTW zięba jest już passe, teraz Jaśkowski jest na topie https://www.youtube.com/watch?v=N6OJ7E8FUVc&feature=share

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Płaskoziemskie antyszczepionkowce, idźcie wstrzykiwać małym dzieciom homeopatię!

      Usuń