马克斯·普朗克学会 欧洲狼蛛
荣誉:马克斯·普朗克化学生态研究所马丁·卡尔滕波思 茧上的抗生素保护蜜蜂的后代免受有害真菌的侵害
这些保护物质是由生活在这些昆虫体内的链霉菌属共生细菌产生的
在PNAS的一项新研究中，来自马克斯·普朗克化学生态研究所和美因茨大学的研究人员与一个国际团队一起表明，这些有益细菌正在失去不再需要的遗传物质
这些细菌的基因组对于理解基因组侵蚀的过程和阐明细菌和它们的宿主昆虫之间的合作和相互关系是如何在长时间内进化的非常有意义
一种古老的防御性共生关系确保了狼群后代的生存 菲拉芒属的灰狼属于挖掘蜂家族，顾名思义，它们捕食蜜蜂作为后代的食物来源
它们在地上挖洞，掩埋猎物并产卵
在温暖潮湿的土壤环境中，为了保护幼崽免受霉菌的侵害，雌灰狼会从触角中分泌出一种含有链霉菌属共生细菌的物质
它们产生各种抗生素物质的混合物，这些物质被狼幼虫旋入茧中
这种防御性的共生关系已经存在了6800多万年，确保了灰狼的后代得到很好的保护，免受有害微生物的侵害
细菌配偶体基因组侵蚀的迹象 马克斯·普朗克化学生态研究所昆虫共生新部门主任马丁·卡尔滕波特领导的一个小组现已对与欧洲灰狼嗜三角形链霉菌有关的细菌的基因组进行了详细研究
“我们想知道与宿主的长期联系是否导致了共生体基因组的变化，或者改变了灰狼与其细菌伙伴之间的基因调节和代谢相互作用，”马里奥·桑多瓦尔-卡尔德隆解释说，他是这项研究的第一作者之一，也是这项研究的动机
使用最先进的基因测序技术，研究人员能够读出共生体的完整基因组
他们注意到“假基因”的积累，这是由于编码碱基对的阅读框移位而产生的
“这些可能失活基因的移码突变是费城链霉菌早期基因组侵蚀的标志
虽然基因组侵蚀的结果有很好的特征，但它的开始和早期阶段还不太清楚
因此，能够接触到处于基因组衰退初始阶段的生物体，可以帮助我们理解这一过程是如何开始的，”研究负责人马丁·卡尔顿波特说
荧光原位杂交显示共生链霉菌在欧洲灰狼茧上的分布
荣誉:马克斯·普朗克化学生态研究所马丁·卡尔滕波思 基因:沦为防御性共生？ 进一步的遗传分析表明，细菌共生体的代谢主要是为了生产保护狼群后代所必需的抗生素物质
尚未解决的问题是，为什么雌性灰狼的触角中也会产生抗生素，然后通过分泌一种含有细菌和抗生素混合物的物质释放到幼体细胞中
迄今为止，它们的实际防御功能只在茧上得到证明
相反，这些分析提供了某些氨基酸的证据，这些氨基酸是宿主必须提供给其在触角腺贮藏器中的共生伙伴的，因为嗜酸性丝酵母细菌本身不再能够产生这些营养物质
因此，似乎灰狼甚至可以控制抗生素的生产，并能够自我调节细菌伴侣提供的益处，以优化对其后代的保护
需要进一步的分析来证实这个假设
观察到共生体中的基因组衰退似乎处于早期阶段，这在与灰狼进行了如此长时间的防御联盟后令人惊讶
因此，科学家们现在也在研究与其他灰狼物种相关的共生体菌株的基因组
“似乎只有一些菌株正在经历基因组侵蚀
马丁·卡尔滕博思希望:“理解这一现象的原因和引发这一过程的因素，可以帮助我们更全面地了解控制基因组进化的力量。”
现代分子工具使得从单个分子水平到生态和进化问题——甚至在非模式生物中——研究生物之间的相互作用变得越来越可能
将它们应用于昆虫和它们的细菌伙伴之间的多种共生体可能有助于更好地理解这些器官间的相互作用、它们的互利以及它们的共同进化
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