Книги по биологии

Способность тлей приспосабливаться к колебаниям температуры зависит от симбиотических бактерий

Устойчивость тлей к высоким температурам, как выяснилось, определяется генетическими особенностями их симбионтов — бактерий Buchnera. У некоторых тлей Acyrthosiphon pisum обнаружены мутантные симбионты, у которых при перегреве не активируется один из генов «теплового шока» — ibpA.

Устойчивость тлей к высоким температурам, как выяснилось, определяется генетическими особенностями их симбионтов — бактерий Buchnera. У некоторых тлей Acyrthosiphon pisum обнаружены мутантные симбионты, у которых при перегреве не активируется один из генов «теплового шока» — ibpA.

У нормальных бактерий белок, кодируемый этим геном, помогает выдержать перегревание. Тли с мутантными симбионтами быстрее размножаются в прохладную погоду, однако при повышении температуры они начинают сильно проигрывать тем насекомым, чьи симбионты не несут мутации.

Тли питаются исключительно соками растений. Жить на этой скудной диете им позволяет удачный симбиоз с бактериями. Симбионты получают от хозяев кров и пропитание, а в обмен синтезируют для них аминокислоты, витамины и другие вещества, напрочь отсутствующие в той чуть сладенькой водичке, которая составляет единственную пищу тлей.

То, что тли представляют собой в действительности симбиотические «сверхорганизмы», придает довольно своеобразный характер их экологии и эволюции. Например, у тлей вполне возможно наследование благоприобретенных признаков «по Ламарку». Ведь за жизнь одной тли в ее клетках сменяется несколько поколений симбионтов-бухнер, при этом генофонд бактерий может измениться в результате мутаций и отбора, и тогда тля передаст своим потомкам симбионтов, генетически отличных от тех, что она сама получила от матери.

Новая статья сотрудников Факультета экологии и эволюционной биологии Аризонского университета в Тусоне (США) показывает, что генетические особенности симбионтов могут сильнейшим образом сказываться на жизнеспособности и экологических характеристиках всего симбиотического комплекса.

Симбиозу тлей с бухнерами уже более 100 миллионов лет. За это время бухнера подверглась генетической деградации — это почти неизбежная судьба всех облигатных внутриклеточных симбионтов. Бухнера потеряла способность к рекомбинации (обмену генами с другими бактериями), ее геном сильно сократился, упростился и потерял пластичность из-за утраты мобильных генетических элементов и повторов. Это снизило приспособительные способности бактерии. Как любой организм, привыкший к относительно неизменным благоприятным условиям, бухнера стала ужасно изнеженным и капризным существом. А это, в свою очередь, накладывает ограничения на весь «сверхорганизм». Например, бухнеры не любят жары — и это сильно мешает тлям распространяться в тех регионах, где высока вероятность перегрева. Между прочим, ограничения такого рода характерны и для многих других сверхорганизмов: мелкие наземные позвоночные не могли как следует освоить растительную диету, пока не выработали теплокровность (необходимая для переваривания клетчатки кишечная флора не выносит переохлаждения); вспомним также, какие усилия прикладывают для поддержания постоянной температуры в своих жилищах термиты.

Главная проблема, с которой организм сталкивается при перегреве, — это возможность изменения вторичной структуры (денатурации) некоторых белков. Обычно клетка в ответ на повышение температуры включает ряд генов (их называют генами теплового шока — heat-shock genes), кодирующих специальные белки — шапероны, чья функция состоит в том, что они «насильно» придают другим белкам правильную конфигурацию. Гены теплового шока (в количестве пяти штук) есть и у бухнеры.

Любопытно, что некоторые гены, которые у других организмов обычно активируются при перегреве, у бухнеры всегда работают с повышенной активностью. Дело в том, что неправильное сворачивание белков может происходить не только из-за высоких температур, но и из-за вредных мутаций в генах, кодирующих эти белки. Бухнера, лишенная способности к рекомбинации, обречена на постоянное накопление мутационного груза, а шапероны до некоторой степени могут сгладить негативные эффекты мутаций, сворачивая правильным образом не совсем правильные белки.

Ученые взяли три лабораторные линии гороховой тли Acyrthosiphon pisum и измерили активность генов бухнеры при нормальной температуре и при перегреве (о методике измерения активности генов см. в заметке Эволюция человека сопровождалась изменением активности генов-регуляторов, «Элементы», 13.03.2006). Оказалось, что у бухнер одной из трех линий при тепловом шоке не активируется ген ibpA, который кодирует небольшой «теплозащитный» белок, имеющийся не только у бактерий, но практически у всех живых организмов.

Поскольку линия тлей, где обнаружилась эта аномалия, была произведена всего пять лет назад от «нормальной» линии, в которой ibpA активируется при перегреве, ученые предположили, что причиной является мутация (скорее всего единичная), возникшая менее пяти лет назад.

Теги: тлей, симбиотических, Статьи по биологии, от, колебаниям, способность, температуры, приспосабливаться, зависит, бактерий
Просмотров: 26 | Загрузок: 0 | Добавлено: 15.11.2018

Факты в биологии

Некоторые растения способны к терморегуляции. Процесс похож на поддержание температуры у птиц и млекопитающих, правда у растений тепло вырабатывается в митохондриях. Например, температура цветка лотоса сохраняется на уровне 30 °C даже при падении температуры окружающего воздуха до 10 °C. Как предполагают учёные, такая способность может быть полезна для шмелей-опылителей, которые ночуют в закрывшемся цветке, а утром могут сразу лететь к другому растению, не дожидаясь появления солнца. Среди других терморегулирующих растений — скунсовая капуста, аморфаллус коньяк, филодендрон двоякоперистый и некоторые виды кувшинковых.



Комментарии к книге "Способность тлей приспосабливаться к колебаниям температуры зависит от симбиотических бактерий"

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Энциклопедия «Биология» (с иллюстрациями)

из серии: Современная иллюстрированная энциклопедия. Биология
Жанр: Биология, Энциклопедии
Правообладатель: Росмэн
Объем: 2131k, иллюстраций: 812

Книга представляет собой научно-популярное справочное издание, включающее более 2000 статей по всем разделам биологии: ботанике, зоолог...

Биологические игры. Растения. Грибы. Лишайники. 6 класс

Жанр: Биология
Правообладатель: ВЛАДОС
Дата выхода: 2005
Объем: 185k, иллюстраций: 10

Пособие содержит интеллектуальные игры по биологии. В основе лежат известные игры, такие как «Морской бой», «Крестики-нолики», «Минные заграждения» и т. д. Кроме того, здесь помещен весь необходи...

Острые респираторные заболевания крупно-рогатого скота

Жанр: Биология, Прочая образовательная литература
Теги: ветеринария, животноводство
Правообладатель: Автор
Дата выхода: 2012
Объем: 370 стр., 94 иллюстрации
ISBN: 5-9657-0066-0

В монографии представлен анализ литературных данных, результаты многолетних исследо...

существует еще одна иммунная система

После изучения полезных свойств некоторых вирусов, а также их влияния на человеческий организм, ученые взглянули по-новому на их воздействие на человека. В результате появились мысли о возможном открытии новой иммунной системы.

Ученые объяснили влияние анестезии на биоритмы

Уже давно известно, что после операционного вмешательства, в результате действия наркоза, люди очень часто просто теряются во времени. В дальнейшем, это накладывает свой отпечаток на сон человека. Причиной такого состояния является влияние анестезии на биологические часы.

Благодаря исследованиям ученых из Оклендского Университета, данн...