Kuidas üksikud prussakad põhjustasid kahe genoomiga sotsiaalseid termiite

667 Be a Torchbearer for God, Multi-subtitles (Juuni 2019).

Anonim

Termiidid on "sotsiaalsed prussakad". Nad arenesid esivanemate üksildistest prussakatest umbes 150 miljonit aastat tagasi, vähemalt 50 miljonit aastat enne mesilaste, sipelgate ja lõhede tekkimist sarnastes keerulistes ühiskondades, sõltumata termiididest. Termiidid elavad keerukates ühiskondades, mida iseloomustab kastide jagunemine ja koloonia liikmete ülesannete tihe kooskõlastamine. Näiteks kuninganna ja kuningas monopoliseerivad kogu taastootmist koloonias, samal ajal kui töötajad ja sõdurid hoiavad ja kaitsevad kolooniat. Selline ülesannete lahusus koloonias vajab selget tunnustamist, kes on keegi ja mehhanismid, mis takistavad töötajate paljunemist, kui viljakam kuninganna on olemas, ning stimuleerib uute kuningate arengut, kui sureb kuninganna. Samal ajal on termiididel suhteliselt lihtne elustiil - nad söövad puitu ja harva tegelevad avatud. Need muutused esivanemast üksikuid prussakke peaksid kajastuma termiidi geenide, genoomi organiseerimisel.

Saksa prussakal on termiidist väga erinev elustiil. See on põhiline omnivore, söömine kõik toidud, puhastamine ja isegi osalemine coprophagy - söövad ühiskondlik väljaheited - saada sümbiootilised mikroorganismid ja toitaineid oma rühma liikmeid. See prussakas on globaalne siseruumide kahjur, millel on märkimisväärne kahjulik mõju inimeste tervisele. Prussakad toodavad tugevaid allergiaid, mis võivad põhjustada allergiaid ja astma, eriti lastele, kes elavad prussakadesse nakatunud kodudes. Nad elavad ebasanitaarsetes tingimustes ja seetõttu ei anna nad inimestele ainult haigustekitajat, vaid on välja arendanud mitmesuguseid immuunmehhanisme, et ennetada ennast ise nakatada. Lõpuks on prussakad arenenud paljude mehhanismide abil, et vastupanu paljudele solvavatele kemikaalidele, millega nad oma keskkonnas kokku puutuvad, kaasa arvatud ulatuslik insektitsiidide arsenal, mida me kasutame nende jõupingutustes nende likvideerimiseks.

Loodusökoloogia ja evolutsioonis avaldatud paber annab teada Saksamaa präänikute Blattella germanica genoomide ja kuivpõhja termiidi Cryptotermes secundus sekveneerimisest, märkimisest ja analüüsist, võttes arvesse üksikute prussakate terminite sotsiaalsuse arengut. Meeskond, sealhulgas NC-riigi entomoloog Coby Schal ja peamine teadusteadlane Ayako Wada-Katsumata, võrdles neid genoomi ja 15 muu putuka liigiga, nii et geneetiliste perekondade arengut oleks võimalik analüüsida mittesotsiaalsete prussakate ülemineku kaudu sotsiaalsetele termiididele. Käesolevas dokumendis on eriti huvipakkuvad kemosensorid geenid, mida kasutatakse keemilises kommunikatsioonis - lõhn ja maitse. Prussakade öine ja kõikjaline eluviis nõuab olulist investeeringut tundlikesse ja tähelepanuväärsematesse lõhna- ja maitseemõjudesse ning see peegeldab prussakute genoomi. Neli kemososensorsete valkude perekonda võimaldavad putukatel eristada erinevaid toiduaineid, tuvastada sugulaste ja agregaate (feromoonid) ning vältida mürki ja patogeene. Saksa prussakal on nüüd oma kemosensorilise geenireptooria mitmekesisuse maailmarekord ja see ressurss on hindamatuks, et arendada paremaid lusikestusi ja söötasid kahjurite tõrjeks. Kuid palju spetsiifilisem, kuid evolutsiooniliselt seotud termiidil tekkis märkimisväärne lõhna ja maitsegaenide kadu, mis vastab tema ökoloogilise elupaiga spetsialiseerunud keemiale. Termiidi genoom näitab siiski kromosoonsorograafiliste kohanduste allkirju, mis püsisid prussakadest ja kujutasid tõenäoliselt sotsiaalse elu arengut nendes "sotsiaalseid prussakaid".

Paljude teiste geeniperede laiendamine prussak-genoomis võib tõenäoliselt võimaldada erinevate elupaikade kohandamist ja edukat koloniseerimist. Avalikult kättesaadav genoomide järjestus võimaldab teadlastel ja kahjuritõrje tööstusel uurida paljude geenide funktsioone ja suunata mõningaid uuenduslike ja prussakupõhiste pestitsiididega. Nende seas on geenid, mis on seotud putukamürgitoodete purunemise ja likvideerimisega. Nende geenide laiendamine ja nende suurenenud ekspressioon võimaldavad B. germanicil arendada resistentsust paljudele insektitsiididele. Samuti võivad prussakad vastupanu paljudele erinevatele patogeenide tüüpidadele, kuna neil on laiendatud geenide perekond, mida kasutatakse immuunvastustes ja patogeenide eest kaitsmisel. Seedetrakti ensüümide kodeerivate geenide laiendatud repertuaar toetab Saksa prussakade edukust äärmuslikena kõikjal, mis suudab Krispy Kreme'i sõõrikutest laia valikut toiduaineid üle kanda jäänud.

menu
menu