холобионтная теория эволюцииВ течение последних лет профессор Университета Тель-Авива Евгений Розенберг и его жена Илана Зильбер-Розенберг разрабатывают хологеномную теорию эволюции. Эта теория предполагает, что единицей естественного отбора является холобионт – система организмов, находящихся в тесном функциональном взаимодействии. Типичный холобионт – симбиотические партнеры, например, макроорганизм и населяющая его кишечник микробиота.
читать дальшеВ последней работе, опубликованной недавно в PNAS, группа ученых под руководством Розенберга установила механизм феномена предпочтения полового партнера у дрозофил и рассмотрела его с точки зрения хологеномной теории.
Развитие предпочтения полового партнера (ППП) считается важным событием в процессе видообразования, возникшим в процессе эволюции достаточно рано. Феномен влияния различной диеты на ППП у Drosophila pseudobscura был открыт еще два десятилетия назад. В этих экспериментах в течение 25 поколений одну популяцию мух кормили стандартной средой на основе мелассы, а другую – средой на основе крахмала. После этого проводили тест на предпочтение партнера. Для этого в камеру помещали четырех мух – по одному самцу и самке из каждой популяции. Оказалось, что мухи, питавшиеся мелассой, предпочитали в качестве половых партнеров мух, также питавшихся мелассой. Тот же эффект наблюдался у дрозофил, кормившихся крахмалом. Этот факт вызывал немалое удивление, поскольку никакого отбора на предпочтение не проводилось, и его механизм оставался загадкой.
И вот, израильские ученые установили, что у Drosophila melanogaster ППП обусловливается бактериями, являющимися частью нормальной микробиоты мух. В первой серии экспериментов ученые подтвердили феномен ППП через 11 поколений раздельного кормления (29 гомогамных спариваний из 38). Затем, было установлено, что ППП проявляется уже во втором поколении. Контроль показывал, что само по себе физическое разделение не вызывает предпочтения (18 гомогамных спариваний из 38).
При добавлении антибиотиков в корм предпочтение исчезало, что говорило об участии симбиотических бактерий. Для подтверждения этого ученые выделили микробиоту двух популяций мух и засеяли её в пробирки со стандартной средой. Затем, в эти пробирки помещались мухи, предварительно прошедшие обработку антибиотиками. Спустя одно поколение, предпочтение восстанавливалось.
Дальнейший анализ показал, что при переводе дрозофил на крахмальную среду наблюдается увеличение содержания в микробиоте амилаза-позитивных лактобактерий Lactobacillus plantarum с 3% до 26%, а реинфекция этим штаммом мух, предварительно прошедших антибиотикотерапию, вызывает появление ППП. Остальные 41 штамм изолятов не вызывал такого эффекта ни вместе, ни по отдельности.
Для обнаружения биохимических коррелятов ППП был протестирован состав кутикулярных углеводородов. Оказалось, что изменение микробиоты влияет на состав и уровень феромонов, играющих известную роль в половом поведении насекомых.
По мнению авторов, полученные результаты являются еще одним доказательством хологеномной теории эволюции, согласно которой изменчивость холобионта определяется либо модификацей генома хозяина, либо модификацией генома микробиоты. В данном случае, амплификация определенного штамма лактобактерий эквивалентна амплификации гена и ведет к изменению холобионта. Благодаря значительно меньшей длительности жизненного цикла бактерии по сравнению с макроорганизмом, такой механизм обеспечивает очевидное адаптивное преимущество холобионта. А управляемая микробиотой репродуктивная изоляция, в совокупности с частичной географической изоляцией популяций, может вносить существенный вклад в видообразование.
взято с молбиола (molbiol.ru)
источник: www.pnas.org/content/107/46/20051.long