February 22, 2024

Τα κλεμμένα γονίδια επιτρέπουν τον παρασιτικό έλεγχο της συμπεριφοράς

Μια ομάδα με επικεφαλής τον Tappei Mishina στο RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) ανακάλυψε ότι τα παράσιτα χειραγωγούν τους ξενιστές τους χρησιμοποιώντας κλεμμένα γονίδια που πιθανότατα απέκτησαν μέσω ενός φαινομένου που ονομάζεται οριζόντια μεταφορά γονιδίων. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό. Τρέχουσα βιολογία στις 19 Οκτωβρίου.

Πολλά παράσιτα χειραγωγούν τη συμπεριφορά των ξενιστών τους για να εξασφαλίσουν την επιβίωση και την ικανότητά τους να αναπαραχθούν. Τα σκουλήκια χαίτης παρουσιάζουν ένα από τα πιο εξελιγμένα παραδείγματα αυτού του τύπου συμπεριφορικού ελέγχου. Τα σκουλήκια της χαίτης γεννιούνται στο νερό και χρησιμοποιούν υδρόβια έντομα όπως οι μύγες για να κάνουν ωτοστόπ στην ξηρά, όπου μένουν ακίνητα μέχρι να καταναλωθούν από χερσαία έντομα όπως οι γρύλοι ή οι μαντίδες. Μόλις ένα μανοσκώληκα φτάσει σε αυτούς τους ξενιστές, αρχίζει να αναπτύσσεται και χειρίζεται τη συμπεριφορά του ξενιστή. Ο ώριμος σκώληκας παρακινεί τον οικοδεσπότη να πηδήξει στο νερό, συχνά μέχρι τον τελικό θάνατό του, ώστε να μπορέσει να ολοκληρώσει την αποστολή της ζωής του και να αναπαραχθεί.

Προηγούμενες μελέτες έχουν προτείνει ότι οι μανοσκώληκες καταλαμβάνουν τις βιολογικές οδούς των ξενιστών τους και αυξάνουν την κίνηση προς το φως, οδηγώντας τους ξενιστές να πλησιάσουν πιο κοντά στο νερό. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό επιτυγχάνεται με μόρια που μιμούνται εκείνα στο κεντρικό νευρικό σύστημα του ξενιστή, αλλά το πώς ακριβώς αυτά τα παράσιτα ανέπτυξαν αυτόν τον τύπο μοριακού μιμητισμού παραμένει μυστήριο.

Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, οι ερευνητές ανέλυσαν την έκφραση γονιδίου ολόκληρου του σώματος σε α συγχορδίες σκουλήκι χαίτης πριν, κατά τη διάρκεια και μετά το χειρισμό του ξενιστή του mantis. Βρήκαν περισσότερα από 3.000 γονίδια τριχοσκώληκα που ήταν περισσότερο εκφρασμένα όταν οι ξενιστές υποβλήθηκαν σε χειραγώγηση και 1.500 γονίδια σκουληκιών τρίχας που ήταν λιγότερο εκφρασμένα. Από την άλλη πλευρά, η γονιδιακή έκφραση στους εγκεφάλους της μαντίδας δεν άλλαξε και, στην πραγματικότητα, δεν μπορούσε να διακριθεί από αυτή που βρέθηκε σε μη μολυσμένες μαντίδες. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα σκουλήκια χαίτης παράγουν τις δικές τους πρωτεΐνες για να χειριστούν το νευρικό σύστημα των ξενιστών τους.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές έψαξαν σε μια βάση δεδομένων πρωτεϊνών για να εξερευνήσουν την προέλευση των γονιδίων που συγχορδίες Τα σκουλήκια χαίτης που χρησιμοποιήθηκαν για να χειραγωγήσουν τα mantises. «Περίεργα, πολλά από τα γονίδια μανοσκώληκα που θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στον χειρισμό των ξενιστών τους ήταν πολύ παρόμοια με τα γονίδια της μαντίδας, υποδηλώνοντας ότι αποκτήθηκαν μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων», λέει ο Mishina. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι μια βιολογική διαδικασία κατά την οποία τα γονίδια μεταφέρονται από έναν οργανισμό στον άλλο, αλλά όχι μέσω της αναπαραγωγής. Μπορεί να έχει σημαντικές εξελικτικές συνέπειες, επιτρέποντας στους οργανισμούς να αποκτήσουν νέα γονίδια ή λειτουργίες γρήγορα, βοηθώντας τους ενδεχομένως να προσαρμοστούν σε νέα περιβάλλοντα ή τρόπους ζωής.

Μια πιο λεπτομερής ανάλυση υποστήριξε την ιδέα ότι ο μοριακός μιμητισμός που παρατηρήθηκε στο συγχορδίες Τα σκουλήκια χαίτης είναι πιθανώς το αποτέλεσμα οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων από μαντίδες. Ειδικότερα, πάνω από 1.400 συγχορδίες Τα γονίδια του μανοσκώληκα βρέθηκαν να ταιριάζουν με αυτά των μαντιδών, αλλά απουσίαζαν ή ήταν πολύ διαφορετικά από τα είδη μανοσκώληκα που δεν χρησιμοποιούν ξενιστές mantid. Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα πολυάριθμα μιμητικά γονίδια που εντόπισαν είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα πολλαπλών γεγονότων οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων από διάφορα είδη mantis κατά την εξέλιξη των τριχοσκωλήκων. Αυτά τα γονίδια, ιδιαίτερα εκείνα που σχετίζονται με τη νευροτροποποίηση, την έλξη φωτός και τους κιρκάδιους ρυθμούς, φαίνεται να παίζουν ρόλο στον χειρισμό του ξενιστή.

Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων είναι ένας από τους κύριους τρόπους με τους οποίους τα βακτήρια εξελίσσονται για να αντιστέκονται στα αντιβιοτικά. Ο Mishina πιστεύει ότι καθώς βρίσκουμε περισσότερα παραδείγματα οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων μεταξύ πολυκύτταρων οργανισμών, θα μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα αυτό το φαινόμενο και την εξέλιξη γενικότερα. «Οι πολυάριθμες περιπτώσεις οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων που έχουμε βρει στο σκουλήκι της τρίχας μπορεί να είναι ένα καλό μοντέλο για μελέτη», λέει η Mishina. «Χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο, ελπίζουμε να εντοπίσουμε τους μηχανισμούς που διέπουν την οριζόντια μεταφορά γονιδίων και να προωθήσουμε την κατανόησή μας για την εξελικτική προσαρμογή».

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *