"Vremurile regelui Irod s-au întors. O epidemie misterioasă ia viața copiilor de sex masculin. Băieții supraviețuitori în ochii mamei lor se transformă în fete sau în intersexuri ciudate. Fetele dau naștere fără concepție, iar cuplurile căsătorite sunt lovite de infertilitate. "Se pare că a început un roman al unui scriitor nebun de science fiction, nu-i așa? Cu toate acestea, nu este o ficțiune, ci o reconstrucție realistă a evenimentelor care ar fi putut să apară dacă omenirea ar fi luat o infecție care deja afectase sute de mii de specii de animale.
Bacteria wolbachia a fost întâi descoperită în ovarele unui țânțar obișnuit (Culex pipiens) în 1924. Cu toate acestea, pentru a studia în serios a devenit doar cu multe decenii mai târziu, când a devenit clar că a fost cauza a numeroase patologii diverse de dezvoltare și reproducere a animalelor. Wolbachia se găsește în celulele de gândaci, bug-uri, muște, viespi, lăcuste, fluturi, purici, păianjeni, acarieni, crustacee, viermi. Cercul "proprietarilor" cunoscuți din Wolbachia este în continuă creștere: rapoartele despre noi specii de animale infectate de acesta apar săptămânal.
Pentru prima dată wolbachia au fost găsite în corpul țânțarilor din genul Culex. Aceste insecte, care hrănesc cu sângele mamiferelor, le pot transmite numeroase microorganisme - dar nu și volhbachia (foto de la www.usgs.gov)
Din fericire pentru noi, volbahiya pentru mai mult de 100 de milioane de ani de existență (astfel încât experții estimează vârsta ei) a fost în măsură să se adapteze la viata la mamifere (deși în laborator se poate trăi în cultura de celule umane). Pe lângă ei „metode de influență“, axat initial pe insecte, păianjeni și viermi, cu greu ar fi dovedit a fi la fel de eficiente la mamifere, sistemul imunitar, care este mult mai perfectă 1. Pe de altă parte, următoarea rudă volbahii, Rickettsia (inițial - insecte parazit ) deja "a stăpânit" omul ca pe un mediu. Rezultatul este o epidemie de tifos și așa-numita febră reperată.
Wolbachia nu acționează niciodată atât de brutal. Ea se ocupă cu victimele ei mult mai subtile și mai sofisticate, le manipulează cu îndemânare, urmărindu-și propriile scopuri egoiste. Wolbachia nu poate trăi în afara celulelor gazdă și este transmisă "vertical" - de la mamă la copiii ei, care penetrează în ouăle femelelor infectate. Bacteriile care intră în corpul unui bărbat sunt sortite să moară cu el și nu pot părăsi urmașii. Bărbații pentru wolbachia sunt un balast inutil și ea se scapă de ei, ucigând selectiv embrioni masculi.
La sfârșitul anilor '90, oamenii de știință ruși au descoperit că, în ou stabilite prin două puncte larve trapa buburuza este de multe ori doar jumătate din ouă, toate hașurate insecte - femele. Ouăle rămase, conținând rămășițele muritoare ale "nenăscutului Dumnezeu" nenăscut, își devorează imediat surorile. Este dovedit faptul că cauza decesului a germenului de sex masculin - pentru volbahiya bacterie, dar încă nu știu exact cum le ucide și cum să se facă distincția masculi de la femele.
Victimele uciderii de wolbachia, sau a androcidului. sunt, în afară de ladybirds, unele fluturi, muște și furnici. Uneori, aceasta conduce la o predominare ascuțită a femelelor în populațiile naturale de insecte. Astfel, în fluturii africani, struții infectați cu wolbachia, un bărbat cade pe 100 sau chiar 200 de femele. Este surprinzător faptul că un astfel de declin catastrofal al populației masculine nu duce la dispariția speciilor. Se pare că un număr foarte mic de bărbați este adesea suficient pentru a supraviețui unei populații.
Uneori volbahii var gestionează toți bărbații, fără excepție, și chiar și acest lucru nu duce la dispariția proprietarilor, deoarece femelele, supunându-misterios „Ordinul“ volbahii, începe să se reproducă parthenogenic - fără fertilizare ( „parthenogenic“ în greacă înseamnă „devorozhdenny“). Unele specii de viespi, a căror infecție este caracterul capitație volbahiey, pierdut complet capacitatea de a reproducerii sexuale normale și nu vin înapoi la ea, chiar dacă acestea sunt vindecate prin tetraciclină.
Chiar mai rafinat este wolbachia cu unele crustacee terestre - mochrite. O varietate de wolbachia care trăia în mokritsah, a învățat să transforme bărbații genetici în femele. Barbatul mascul are o glandă specială care secretă hormonul androgenic. Din prezența sau absența acestui hormon, depinde de ce cale va evolua embrionul - bărbat sau femeie. Wolbachia suprimă activitatea glandei androgenice într-un stadiu incipient de dezvoltare a animalului, ca urmare a faptului că o femelă se dezvoltă din embrion cu setul de cromozomi masculi. Cromozomii în timp ce rămân bărbați! Descendența "femeii false" este compusă din 100% din aceleași "femele false". Dacă o "femeie falsă" tânără este hrănită cu tetraciclină, ea se transformă într-un intersex - un animal cu un amestec de trăsături masculine și feminine. Dacă, totuși, adultul "femeie falsă" este vindecat, rămâne o femeie, dar începe să producă exclusiv bărbați.
Cel mai apropiat rude
Toate cele mai apropiate rude ale lui Wolbachia sunt paraziți intracelulari care nu pot trăi mult timp în afara celulelor animalului gazdă. În plus față de o varietate de rickettsia. care provoacă tifos și febră reperată la o persoană, acest grup de bacterii (așa-numita rickettsia) include anaplasmul și erlichia. Anaplasm - agentul cauzal al unei boli mortale a bovinelor - anaplasmatoza. Purtătorii de anaplasm sunt căpușe. Această bacterie trăiește în eritrocite de vaci și provoacă anemie severă, adesea ducând la moartea animalului. Ehrlichia este de asemenea transportată de acarieni și cauzează boli periculoase ale rumegătoarelor și câinilor: anemie și edem cardiac (edem pericardic). Multe rickettsievy, ca volhbachia, utilizează T4SS (un aparat de reproducere modificat) pentru a introduce în celulele gazdă diferite substanțe - regulatori.
Multe soiuri de wolbachia sunt chiar mai vicleni. Bacteriile sunt benefice pentru femelele infectate pentru a produce mai mulți pui decât cei sănătoși. Wolbachia a învățat să crească fecunditatea femelelor bolnave și să facă aproape sterilă neinfectata. Prima sarcină este relativ simplă, dar cum pot bacteriile să afecteze fecunditatea acelor femele care nu sunt infectate de aceasta? Sa dovedit că bacteria folosește ca masculi infectați. Ouăle de femele sănătoase, fertilizate cu sperma unui bărbat infectat, mor; Cu toate acestea, același bărbat poate fertiliza cu succes orice femeie infectată, iar descendenții ei (în mod natural, de asemenea, infectați) vor fi complet viabili.
Acest fenomen, cunoscut sub numele de „incompatibilitate citoplasmatice“ 2 - Una dintre cele mai interesante mistere volbahii. Ce o manipulare uimitoare a face acest microb cu sperma de masculi infectate care acestea sunt în imposibilitatea de a fertiliza un ovul sănătos, dar pe deplin păstrează capacitatea lor de a fertiliza ouă infectate? Complexitatea problemei este exacerbată de faptul că în interiorul spermei volbahiya nu poate pătrunde - este pentru acest lucru foarte mic.
Punctele strălucitoare în oul călărețului Trichogram (părinte parazit mic al viespii) sunt celulele de wolbachias. Cele mai multe dintre ele s-au acumulat la sfârșitul oului, care se intenționează să se dezvolte în organe de reproducere (foto de la www.nsf.gov)
Acest puzzle nu este încă rezolvată înainte de sfârșitul anului, cu toate acestea, sa constatat că „incompatibilitate citoplasmatice“ este rezultatul acțiunii concertate a bacteriilor în ou, iar cei care trăiesc în gonade de sex masculin. Volbahii care trăiesc în testicul de sex masculin este introdus în maturizarea spermei unele substanțe (cel mai probabil de proteine), care este atașată la cromozomii spermei și „prăzi“ ei. În același timp, servește ca un fel de etichetă - un "semn convențional" pentru un ou de wolbachia. Atunci când există o fuziune de sperma si oua (fertilizare), „eticheta“ comportament încalcă cromozomi paterni, nu le permite să se unească cu părintele și să înceapă în mod constant de a împărtăși cu ei. La scurt timp după cromozomii tatălui său rupe, ceea ce duce aproape întotdeauna la moartea embrionului 3. Acesta este cazul în cazul în care ovulul nu este volbahii. Dacă este acolo, proteine secretate graba la ajutorul „condamnata“ cromozomi paterni și să le salveze de la distrugere. „Tag“ este inactivat sau șters comportamentul cromozomial normalizat și ou de la fertilizat se dezvolta un embrion viabil (desigur, volbahiey infectat).
Cel mai uimitor lucru pe care volbahii găsit în ou, cu câteva excepții salva de la distrugere doar acele cromozomi care au fost etichetate aceeași specie de bacterii (și multe sute de soiuri de volbahii cunoscute). Cum se deosebește Volhbachia de "strălucirea" ei, rămâne un mister. Cu toate acestea, „inteligibilitatea“ volbahii care se manifestă în salvarea de cromozomi de sex masculin, este de o mare importanță practică. Mulțumită ei, volhbachia a dobândit abilitatea de a gestiona nu numai reproducerea și dezvoltarea proprietarilor, ci și evoluția lor!
Acest efect, care este cel mai neașteptate și consecințe pe termen lung și care provoacă oamenii de știință care înțeleg esența problemei, senzație de aproape de o groaza mistică numită „speciație infecțioasă.“ Să ne imaginăm că o parte dintr-un fel de animal un fel de volbahii prins, iar celălalt - cealaltă. În cazul în care ambele tipuri de bacterii produc „incompatibilitate citoplasmatice“, acest lucru va duce în mod inevitabil la faptul că acest tip va forțat împărțit în două jumătăți, nu putea reproduce unele cu altele. De fapt, aceasta înseamnă împărțirea vederii originale în două. Cel mai mare mister al procesului evolutiv este finalizat - "actul de speciație". Acesta nu se face în conformitate cu voia lui Dumnezeu, și nu în conformitate cu legile teoriei evoluționiste clasice, nu ca rezultat al selecției naturale, și prin „moft“ al unor bacterii.
Prieten al vrăjmașului nostruUn afirmație că wolbachia nu poate trăi în corpul uman și, prin urmare, nu este periculoasă pentru noi, nu este în întregime precisă. Wolbachia nu poate trăi direct în celulele corpului nostru, ci trăiește în celulele viermilor paraziți - filaria, care poate trăi în țesuturile mamiferelor, inclusiv ale oamenilor. Filarias provoacă la oameni o serie de boli periculoase - filariasis. Viermii afectează grăsimea subcutanată, organele interne (inclusiv inima), ochii. Unele filarii provoacă așa-numita elefantiază - creșterea excesivă a celulozei, de ce brațul sau piciorul poate deveni umflat nerezonabil. Unele caracteristici și simptome ale filariasisului nu sunt determinate de viermii înșiși, ci de produsele activității vitale a wolbachiei care trăiește în țesuturile viermelui. Purtătorul filarielor sunt insecte. Este posibil ca insectele să fi fost infectate cu wolbachia odată cu viermii paraziți (acum aproximativ 100 de milioane de ani). Dar relația dintre wolbachia și filaria este complet diferită de cea a insectelor. Între vierme și bacterie, au fost stabilite iubirea completă și înțelegerea reciprocă. Wolbachia a devenit un cohabitant util (symbiont) al Filarii. Viermii, vindecați de la wolbachia, suferă foarte mult: fertilitatea lor este redusă drastic și crește mortalitatea. Când acest fapt a fost descoperit, oamenii de știință și medicii au fost plini de speranțe mari. Poate că va fi posibil să se vindece o persoană de filariasis, care a "vindecat" filariile sale din Wolbachia? La urma urmei, wolbachia este mult mai ușoară decât viermele în sine (viermii rotunzi, la care apar filarienii, se disting prin rezistența lor extraordinară la tot felul de chimie). Din păcate, aceste speranțe erau justificate doar parțial. Distrugerea wolbachiei de către tetraciclină reduce numărul și fertilitatea viermilor paraziți, dar încă nu duce la exterminarea lor completă.
Cât de realist este acest scenariu? Există o "specie infecțioasă" în natură și, dacă da, cât de des? Necunoscut. Cu toate acestea, în America de Nord au descoperit deja forma de greieri, nu sunt în măsură să se reproducă unele cu altele, care, cu toate acestea, după un curs de tratament tetraciclină devenit brusc destul de compatibile, și să înceapă să trăiască sănătos și un urmași hibrid.
La fel ca toate bacteriile, volbahii genomului este format dintr-un singur cromozom - molecule de ADN circular, unele părți din care sunt gene microb (imagine cu site-ul biology.plosjournals.org)
Un grup de oameni de știință ruși condus de profesorul IA Zakharov (Institutul de Genetică Generală al Academiei de Științe din Rusia) încearcă să descopere misterul lui Wolbachia de mai mulți ani. Conform celor mai recente date, în genomul volhbachiei a fost posibilă identificarea mai multor zeci de gene - candidații cei mai probabili pentru rolul autorităților de reglementare a vieții gazdelor.
Decodificarea secvenței ADN. Fiecare bandă corespunde unui anumit tip de nucleotidă (imagine de la news.bbc.co.uk)
Sa constatat ca bacteria injecteaza proteine de reglementare in citoplasmă celulelor gazda, care interferează cu funcționarea așa-numitului citoscheletului - aparatului locomotor al celulei din care depinde, în special, comportamentul de cromozomi in timpul diviziunii celulare. insidioasă „injecție“ lor se volbahiya cu ajutorul unor dispozitive speciale - 4 sistem (T4SS) așa-numitele tip secretor. Acest dispozitiv nu este nimic asemănător. sistem de reproducere modificat. Bacteriile convenționale folosesc acest dispozitiv pentru a-și injecta ADN-ul în celulele rudelor în timpul așa-numitei conjugări - un "act sexual" bacterian. Dacă pas înapoi un pic de termeni strict biologice, putem spune că volbahiya face ca celulele gazde relația lor, dar în loc de material ereditar le introduce în diverse combinații de proteine de reglementare.
Potrivit oamenilor de știință din grupul IA Zakharov, pentru rezolvarea finală a tuturor secretelor lui wolbachia, vor dura mai mulți ani. Cu toate acestea, utilizarea practică a rezultatelor intermediare ale cercetării începe acum. În special, se dezvoltă metode pentru utilizarea wolbachiei pentru a regla numărul și fertilitatea insectelor: atât nocive cât și utile.
1 Printre faptul reconfortant poate fi atribuită faptului că orice animal infectat volbahiey destul de ușor de a vindeca - volbahiya foarte sensibile la antibiotice, în special tetraciclina.
2 Numele acestui efect a fost dat chiar înainte de a se constata că cauza lui este wolbachia. S-a observat că unele tantarii de sex masculin reproductiva incompatibile cu unele femele. Sa constatat că incompatibilitatea este moștenită pe linia maternă; acest lucru a concluzionat că determinantul această proprietate nu este conținută în cromozomi și nu în nucleu și în citoplasmă (deoarece ovulul fertilizat devine nucleul si cromozomi de la ambii părinți, iar citoplasma - aproape exclusiv de la mama). „Boom-ul Volbahievy“, în microbiologie a început după ce a descoperit legătura „incompatibilitate citoplasmatice“ cu prezența bacteriilor în volbahii de ou.
3 Oul fertilizat, din care se dezvoltă embrionul în cele mai multe animale și plante, are un set dublu de cromozomi, jumătate din care provine de la mamă, jumătate de tată. Un ou nefertilizat, ca un spermatozoid, are un singur set de cromozomi. Moartea cromozomilor paterni într-un ou fertilizat duce la faptul că oul devine din nou, așa cum a fost, nefertilizat. În cele mai multe cazuri, embrionul nu se dezvoltă dintr-un astfel de ou. O excepție sunt unele animale, cum ar fi viespi, albine și furnici, în care bărbații (droni) se dezvoltă în mod normal din ouă nefertilizate. În acest caz, "eforturile" lui wolbachia duc la un rezultat oarecum neașteptat: descendenții nu mor, dar se pare că sunt 100% masculi. Creșterea numărului de bărbați neinfectați nu este în mod evident benefică pentru bacterii. Acesta este unul dintre puținele cazuri când Wolbachia "a trecut cu vederea".
Trimiteți-le prietenilor: