stringtranslate.com

Вертикальная передача

Вертикальная передача симбионтов – это передача микробного симбионта от родителя непосредственно потомству. [1]   Многие виды многоклеточных животных несут симбиотические бактерии , которые играют мутуалистическую , комменсальную или паразитическую роль. [1]   Симбионт передается хозяину путем горизонтальной , вертикальной или смешанной передачи. [2]

Подразумеваемое

Между хозяином и симбионтом возникает сложная взаимозависимость. [3] Генетический пул симбионтов, как правило, меньше и более подвержен генетическому дрейфу . [4] При истинной вертикальной передаче результаты эволюции хозяина и симбионта связаны. [5] При смешанной передаче может быть введен новый генетический материал . [6] Как правило, симбионты занимают определенные ниши и могут даже переносить часть своего генома в ядро ​​хозяина. [7]

Эволюционные последствия

Преимущества

Этот механизм способствует тесно связанному эволюционному давлению, которое заставляет хозяина и симбионта функционировать как холобионт . [8]

Недостатки

Эволюционные узкие места приводят к уменьшению разнообразия симбионтов и, следовательно, к уменьшению устойчивости . Аналогичным образом, это значительно уменьшает эффективную численность населения . В конечном итоге без притока нового генетического материала популяция становится клональной .  Мутации имеют тенденцию сохраняться у симбионтов и накапливаться с течением времени. [9]

Режимы передачи

матрилинейный

Зародышевая линия

Поскольку яйцо содержит органеллы и имеет больше места и возможностей для передачи внутриклеточных симбионтов последующим поколениям, это очень распространенный метод вертикальной передачи. [1]   Внутриклеточные симбионты могут мигрировать из бактериоцитов в яичники и внедряться в зародышевые клетки. [10]

Живорождение

Человеческие младенцы получают свой микробиом от своих матерей, из каждой сферы, где есть контакт. Это потенциально включает в себя влагалище матери , желудочно-кишечный тракт , кожу , ротовую полость и грудное молоко . [11] Эти пути являются типичными, если роды являются вагинальными и ребенок находится на грудном вскармливании. Когда происходят другие действия, такие как кесарево сечение , кормление из бутылочки или прием антибиотиков во время кормления грудью, эти пути вертикальной передачи нарушаются. [12] [13]

отцовский

Хотя риккетсии встречаются крайне редко, они передаются Nephotettix cincticep по отцовской линии в сперме . [14]

Апосимбиотический

У дождевых червей (Eisenia) есть внеклеточный симбионт Verminephrobacter . Вместо того, чтобы проходить через яйцо в зародышевой линии, молодые особи являются апосимбиотическими , пока еще находятся в яйцевой капсуле; однако они приобретают Verminephrobacter до разрыва яйцевой капсулы, поэтому передача все равно происходит по вертикали. [15]

Хорошо изученные архетипы

Гороховая тля и Бухнера

Гороховая тля не получает всех необходимых аминокислот из своего рациона.  Бухнера , синтезируйте нужные в облигатных отношениях. [10]   

Головные вши и Candidatus Riesia pediculicola.

Головная вошь ( Pediculus humanus )  имеет облигатные симбиотические отношения с Candidatus Riesia pediculicola. Вошь обеспечивает убежище и защиту, а бактерии обеспечивают необходимые витамины группы В. C. riesia живет в бактериоцитах, но перемещается в яичники и передается следующему поколению. [16] [17]

Рекомендации

  1. ^ abc Брайт, Моника; Булгереси, Сильвия (март 2010 г.). «Сложное путешествие: передача микробных симбионтов». Обзоры природы Микробиология . 8 (3): 218–230. doi : 10.1038/nrmicro2262. ISSN  1740-1534. ПМЦ  2967712 . ПМИД  20157340.
  2. ^ Кога, Рюичи; Беннетт, Гордон М.; Крайан, Джейсон Р.; Моран, Нэнси А. (2013). «Эволюционная замена облигатных симбионтов в древней и разнообразной линии насекомых». Экологическая микробиология . 15 (7): 2073–2081. дои : 10.1111/1462-2920.12121. ISSN  1462-2920. ПМИД  23574391.
  3. ^ Перотти, М. Алехандра; Кларк, Хизер К.; Тернер, Брайан Д.; Брэйг, Хенк Р. (28 сентября 2006 г.). «Риккетсии как облигатные и мицетомные бактерии». Журнал ФАСЭБ . 20 (13): 2372–2374. doi : 10.1096/fj.06-5870fje. ISSN  0892-6638. PMID  17012243. S2CID  30841294.
  4. ^ Вернегрин, Джей-Джей; Моран, Северная Каролина (1 января 1999 г.). «Доказательства генетического дрейфа у эндосимбионтов (Бухнера): анализ генов, кодирующих белки». Молекулярная биология и эволюция . 16 (1): 83–97. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026040 . ISSN  0737-4038. ПМИД  10331254.
  5. ^ Вотрен, Эмили; Вавр, Фабрис (01 марта 2009 г.). «Взаимодействия между вертикально передающимися симбионтами: сотрудничество или конфликт?». Тенденции в микробиологии . 17 (3): 95–99. дои : 10.1016/j.tim.2008.12.002. ISSN  0966-842X. ПМИД  19230673.
  6. ^ Куигли, Кейт М.; Уорнер, Патрисия А.; Бэй, Лайн К.; Уиллис, Бетт Л. (декабрь 2018 г.). «Неожиданная смешанная передача и умеренная генетическая регуляция сообществ Symbiodinium у насиживающего коралла». Наследственность . 121 (6): 524–536. дои : 10.1038/s41437-018-0059-0. ISSN  1365-2540. ПМК 6221883 . ПМИД  29453423. 
  7. ^ Кляйне, Татьяна; Майер, Уве Г.; Лейстер, Дарио (2009). «Перенос ДНК из органелл в ядро: идиосинкразическая генетика эндосимбиоза». Ежегодный обзор биологии растений . 60 (1): 115–138. doi : 10.1146/annurev.arplant.043008.092119. PMID  19014347. S2CID  8292855.
  8. ^ Моррис, Дж. Джеффри (19 октября 2018 г.). «Что такое гологеномная концепция эволюции?». F1000Исследования . 7 : 1664. doi : 10.12688/f1000research.14385.1 . ISSN  2046-1402. ПМК 6198262 . ПМИД  30410727. 
  9. ^ Смит, Ноэль Х.; Гордон, Стивен В.; де ла Руа-Доменек, Рикардо; Клифтон-Хэдли, Ричард С.; Хьюинсон, Р. Глин (сентябрь 2006 г.). «Узкие места и метлы: молекулярная эволюция Mycobacterium bovis». Обзоры природы Микробиология . 4 (9): 670–681. doi : 10.1038/nrmicro1472. ISSN  1740-1534. PMID  16912712. S2CID  2015074.
  10. ^ аб Симоне, Пьер; Гагет, Карен; Бальманд, Северин; Рибейро Лопес, Мелани; Паризо, Николя; Бюлер, Курт; Дюпор, Габриэль; Вулстеке, Верле; Фебвей, Жерар; Хедди, Абдельазиз; Чарльз, Юбер (20 февраля 2018 г.). «Гибель бактериоцитов в симбиотической системе гороховая тля / Buchnera». Труды Национальной академии наук . 115 (8): E1819–E1828. Бибкод : 2018PNAS..115E1819S. дои : 10.1073/pnas.1720237115 . ISSN  0027-8424. ПМЦ 5828623 . ПМИД  29432146. 
  11. ^ Бекхед, Фредрик; Розвалл, Жозефина; Пэн, Янцин; Фэн, Цян; Цзя, Хуэйцзюэ; Ковачева-Дачары, Петя; Ли, Инь; Ся, Ян; Се, Хайлян; Чжун, Хуаньцзы; Хан, Мухаммад Танвир (май 2015 г.). «Динамика и стабилизация микробиома кишечника человека в течение первого года жизни». Клетка-хозяин и микроб . 17 (5): 690–703. дои : 10.1016/j.chom.2015.04.004 . ПМИД  25974306.
  12. ^ Кокс, Лаура М.; Яманиши, Синго; Сон, Джихо; Алексеенко Александр Владимирович; Люнг, Жаклин М.; Чо, Ильсын; Ким, Сонхон Г.; Ли, Хуэйлинь; Гао, Чжан; Махана, Дуглас; Сарате Родригес, Хорхе Г. (август 2014 г.). «Изменение кишечной микробиоты во время критического периода развития имеет долгосрочные метаболические последствия». Клетка . 158 (4): 705–721. дои : 10.1016/j.cell.2014.05.052. ПМЦ 4134513 . ПМИД  25126780. 
  13. ^ Домингес-Белло, Мария Г.; Костелло, Элизабет К.; Контрерас, Моника; Магрис, Магда; Идальго, Глида; Фирер, Ной; Найт, Роб (29 июня 2010 г.). «Режим доставки формирует приобретение и структуру начальной микробиоты во многих средах обитания тела новорожденных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (26): 11971–11975. Бибкод : 2010PNAS..10711971D. дои : 10.1073/pnas.1002601107 . ISSN  1091-6490. ПМК 2900693 . ПМИД  20566857. 
  14. ^ Ватанабэ, К.; Юкухиро, Ф.; Мацуура, Ю.; Фукацу, Т.; Нода, Х. (20 мая 2014 г.). «Внутриспермальная вертикальная симбионтная передача». Труды Национальной академии наук . 111 (20): 7433–7437. Бибкод : 2014PNAS..111.7433W. дои : 10.1073/pnas.1402476111 . ISSN  0027-8424. ПМК 4034255 . ПМИД  24799707. 
  15. ^ Дэвидсон, Шона К.; Шталь, Дэвид А. (1 января 2006 г.). «Передача нефридиальных бактерий дождевого червя Eisenia fetida». Прикладная и экологическая микробиология . 72 (1): 769–775. Бибкод : 2006ApEnM..72..769D. doi :10.1128/AEM.72.1.769-775.2006. ISSN  0099-2240. ПМЦ 1352274 . ПМИД  16391117. 
  16. ^ Сасаки-Фукацу, Кайоко; Кога, Рюичи; Нико, Наруо; Ёсидзава, Кадзунори; Касаи, Синдзи; Михара, Минору; Кобаяши, Муцуо; Томита, Такаши; Фукацу, Такема (1 ноября 2006 г.). «Симбиотические бактерии, связанные с дисками желудка человеческих вшей». Прикладная и экологическая микробиология . 72 (11): 7349–7352. Бибкод : 2006ApEnM..72.7349S. дои :10.1128/АЕМ.01429-06. ISSN  0099-2240. ПМЦ 1636134 . ПМИД  16950915. 
  17. ^ Человеческая ДНК, извлеченная из гнид древних мумий, проливает свет на южноамериканское происхождение. SciTechDaily, 28 декабря 2021 г. Источник: Университет Рединга.