stringtranslate.com

Дрозофила иннубила

Drosophila innubila — это вид уксусной мухи, обитающий в высокогорных лесах в горах юга США и Мексики, [1] которые она, вероятно, колонизировала во время последнего ледникового периода. [2] Drosophila innubila — это разновидность дрозофилы, размножающейся грибами , и представитель группы видов Drosophila quinaria . Drosophila innubila наиболее известна своей связью со штаммом бактерий Wolbachia, убивающих самцов . Эти бактерии являются паразитами, поскольку они высасывают ресурсы из хозяина и заставляют половину яиц инфицированной самки абортироваться. Однако Wolbachia может приносить пользу мухе при определенных обстоятельствах. [3] Геном D. innubila был секвенирован в 2019 году . [4] [5]

Симбиоз

Drosophila innubila стабильно инфицирована штаммом убивающих самцов бактерий Wolbachia . Связь между Drosophila innubila и Wolbachia может сильно различаться в пределах локальных популяций. Однако их связь весьма постоянна среди всего вида Drosophila innubila . [3]

Уничтожение самцов этими Wolbachia приводит к тому, что потомство мух оказывается полностью самками, биологический пол с более высокой репродуктивной способностью. Таким образом, эта Wolbachia распространяется в популяции из-за возросшего репродуктивного преимущества самок, которых она заражает. [1] Однако плотность бактерий меняется в процессе развития. Самая низкая плотность бактерий у эмбриона, она увеличивается в течение жизни мухи, достигая самой высокой плотности в яичниках самок. Плотность бактерий напрямую влияет на эффективность наследования Wolbachia , поскольку самки с более низкой плотностью Wolbachia также производят дочерей с низкой плотностью бактерий. [6] Силы, определяющие различия в плотности бактерий, могут быть эпигенетическими . Если плотность бактерий достаточно низкая, самки начинают производить самцов, несмотря на то, что они инфицированы убивающей самцов Wolbachia . [6] Нет никаких доказательств того, что инфекция Wolbachia может передаваться горизонтально от инфицированной самки мухи к незараженной самке. В отличие от внеклеточных симбиотических бактерий (например, Spiroplasma ), Wolbachia живет внутри клеток своих хозяев, что, вероятно, снижает ее способность перемещаться между хозяевами. [5]

Вертикальная передача инфекции симбионтами Wolbachia через Drosophila . Начиная сверху и по часовой стрелке, вы имеете инфицированный эмбрион, инфицированную личинку, инфицированные куколки, а затем у взрослой самки Wolbachia концентрируется в яичниках, обеспечивая ее передачу следующему поколению.

Инфицированные сыновья с меньшей вероятностью умрут от инфекции Wolbachia , если их мать обладала меньшей плотностью бактерий. [6] Предполагается, что плотность бактерий Wolbachia внутри хозяина может варьироваться в зависимости от антибиотической активности источников пищи для личинок или взрослых особей, возможных механизмов защиты хозяина, возраста хозяина, бактериальных взаимодействий внутри хозяина, а также условий окружающей среды, в которых находится муха. [6] В настоящее время нет никаких доказательств существования механизма у Drosophila innubila , который подавляет или ингибирует эффект Wolbachia, убивающий самцов. [6]

Кроме того, неизвестный фактор способствует повышению преимуществ приспособляемости инфекции Wolbachia . [5] Наличие инфекции Wolbachia может повысить приспособляемость самки мухи за счет увеличения ее размера и повышения ее плодовитости. [5] Более того, ДНК- нудивирус D. innubila «DiNV» является распространенной вирусной инфекцией среди этого вида. [7] Было показано, что некоторые Wolbachia могут защищать своих хозяев от вирусной инфекции, что даже приводит к стратегиям биологического контроля, которые используют инфекцию Wolbachia для подавления распространения вирусных заболеваний. [8] Какую роль (если таковая имеется) играет Wolbachia в защите от вирусов, неясно. Однако другие исследования, в которых изучался вклад инфекции Wolbachia в приспособляемость видов Drosophila, предположили, что бактерии могут повышать выживаемость своего хозяина в присутствии окислительных стрессоров, а также предотвращать заражение хозяина другими патогенами, вытесняя их за ресурсы, получаемые от хозяина, такие как холестерин. [9] [10] Кроме того, предполагается, что Wolbachia также может манипулировать экспрессией ДНК своего хозяина посредством использования микроРНК хозяина . [11]

Иммунитет

Геном D. innubila был секвенирован для исследования в 2019 году и может похвастаться очень высоким качеством сборки, соперничающим с классической генетической моделью Drosophila melanogaster . Это исследование подчеркнуло важность взаимодействия между D. innubila и его вирусами, как следует из закономерностей иммунной эволюции в противовирусных генах. В частности, естественный отбор на пути иммунитета и противовирусных путей у D. innubila заметно отличается от D. melanogaster , что подразумевает расходящиеся эволюционные давления. [4] ДНК -вирус D. innubila похож на вирус D. melanogaster Kallithea . [12] Таким образом, сравнения между D. melanogaster и D. innubila и их вирусами обещают дать информацию о природе взаимодействий хозяина и вируса. [4]

У некоторых видов Drosophila , питающихся грибами , таких как D. guttifera и D. neotestacea , ген антимикробного пептида Diptericin B был псевдогенизирован . Однако этот ген сохраняется у D. innubila и активируется при заражении. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Dyer KA, Jaenike J (ноябрь 2004 г.). «Эволюционно стабильная инфекция убивающим самцов эндосимбионтом у Drosophila innubila: молекулярные доказательства из геномов хозяина и паразита». Genetics . 168 (3): 1443–55. doi :10.1534/genetics.104.027854. PMC  1448788 . PMID  15579697.
  2. ^ Jaenike J, Dyer KA, Reed LK (2003). «Внутрипопуляционная структура конкуренции и динамика убийства самцов Wolbachia». Исследования эволюционной экологии . 5 (7): 1023–36.
  3. ^ ab Dyer KA, Jaenike J (июль 2005 г.). «Эволюционная динамика пространственно структурированной ассоциации хозяин-паразит: Drosophila innubila и убивающая самцов Wolbachia». Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 59 (7): 1518–28. doi :10.1554/04-666. PMID  16153037. S2CID  198154919.
  4. ^ abc Hill T, Koseva BS, Unckless RL (март 2019). «Геном Drosophila innubila раскрывает специфичные для линии закономерности отбора в иммунных генах». Молекулярная биология и эволюция . 36 (7): 1405–1417. doi : 10.1093/molbev/msz059 . PMC 6573480. PMID  30865231 . 
  5. ^ abcd Unckless RL, Jaenike J (март 2012 г.). «Поддержание убивающей самцов Wolbachia в Drosophila innubila с помощью механизмов, зависимых от убивающей самцов и независимых от убивающей самцов». Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 66 (3): 678–689. doi : 10.1111/j.1558-5646.2011.01485.x . PMID  22380432. S2CID  11559837.
  6. ^ abcde Dyer KA, Minhas MS, Jaenike J (апрель 2005 г.). «Экспрессия и модуляция эмбрионального самцеубийства у Drosophila innubila: возможности многоуровневого отбора». Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 59 (4): 838–48. doi :10.1554/04-527. PMID  15926693. S2CID  198159022.
  7. ^ Hill T, Unckless RL (январь 2018 г.). «Динамическая эволюция нудивируса Drosophila innubila». Инфекция, генетика и эволюция . 57 : 151–157. doi : 10.1016/j.meegid.2017.11.013. PMC 5725240. PMID 29155284  . 
  8. ^ Hoffmann AA, Montgomery BL, Popovici J, Iturbe-Ormaetxe I, Johnson PH, Muzzi F, Greenfield M, Durkan M, Leong YS, Dong Y, Cook H, Axford J, Callahan AG, Kenny N, Omodei C, McGraw EA, Ryan PA, Ritchie SA, Turelli M, O'Neill SL (август 2011 г.). «Успешное внедрение Wolbachia в популяции Aedes для подавления передачи лихорадки денге». Nature . 476 (7361): 454–7. Bibcode :2011Natur.476..454H. doi :10.1038/nature10356. PMID  21866160. S2CID  4316652.
  9. ^ Capobianco III F, Nandkumar S, Parker JD (сентябрь 2018 г.). «Wolbachia влияет на выживаемость при различных окислительных стрессорах в зависимости от генетического фона у Drosophila melanogaster: Wolbachia и окислительный стресс». Физиологическая энтомология . 43 (3): 239–244. doi :10.1111/phen.12252. S2CID  89663286.
  10. ^ Caragata EP, Rancès E, Hedges LM, Gofton AW, Johnson KN, O'Neill SL, McGraw EA (2013-06-27). Vernick KD (ред.). "Диетический холестерин модулирует блокировку патогенов Wolbachia". PLOS Pathogens . 9 (6): e1003459. doi : 10.1371/journal.ppat.1003459 . PMC 3694857. PMID  23825950 . 
  11. ^ Zhang G, Hussain M, O'Neill SL, Asgari S (июнь 2013 г.). «Wolbachia использует микроРНК хозяина для регуляции транскриптов метилтрансферазы, способствуя ингибированию вируса денге у Aedes aegypti». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (25): 10276–81. Bibcode : 2013PNAS..11010276Z. doi : 10.1073/pnas.1303603110 . PMC 3690878. PMID  23733960 . 
  12. ^ Webster CL, Waldron FM, Robertson S, Crowson D, Ferrari G, Quintana JF, Brouqui JM, Bayne EH, Longdon B, Buck AH, Lazzaro BP, Akorli J, Haddrill PR, Obbard DJ (июль 2015 г.). «Открытие, распространение и эволюция вирусов, связанных с Drosophila melanogaster». PLOS Biology . 13 (7): e1002210. doi : 10.1371/journal.pbio.1002210 . PMC 4501690. PMID  26172158 . 
  13. ^ Хансон, Марк Остин; Леметр, Бруно; Анклесс, Роберт Л. (2019). «Динамическая эволюция антимикробных пептидов подчеркивает компромиссы между иммунитетом и экологической приспособленностью». Frontiers in Immunology . 10 : 2620. doi : 10.3389/fimmu.2019.02620 . ISSN  1664-3224. PMC 6857651. PMID 31781114  .