Pasażer na gapę czyli znowu o Wolbachii

Wymiana DNA między osobnikami różnych gatunków – poziomy transfer genów – zdarza się przede wszystkim wśród bakterii, jednak zdarza się też i w innych częściach drzewa życia. Zanotowano nieliczne przypadki, gdzie transfer nastąpił między eukariontami, np. między różnymi owadami, czy między bakteriami a archeowcami. Teraz mamy dodatkowy przypadek – stabilny poziomy transfer genów z bakterii do wielokomórkowego organizmu eukariotycznego. Wspominałam już o Wolbachia pipientis - to endosymbiotyczna bakteria, która żyje w komórkach bezkręgowców (na obrazku – żółte kropki to Wolbachie w oocycie muchy). Jest ona przekazywana na następne pokolenia tylko przez matki – w cytoplazmie oocytów. Dlatego na różne sposoby “manipuluje” gospodarzem tak, żeby zainfekowanym samicom rodziło się więcej córek, a gospodarz usiłuje się przed nią bronić – nieraz z sukcesami. Okazuje się jednak, że czasami losy Wolbachii toczą się zupełnie inaczej.

Motyle umknęły zabójcy

Science donosi, że samczykom motyli Hypolimnas bolina udało się uratować przed groźnym zabójcą. To Wolbachia, bakteria pasożytująca na bezkręgowcach. Zakażenie Wolbachią jest przekazywane następnym pokoleniom gospodarzy w cytoplazmie oocytów, czyli tylko przez matki. Ewolucja doprowadziła więc do tego, że bakteria na różne sposoby zapewnia sobie, żeby gospodarze mieli więcej potomstwa płci żeńskiej, niż płci męskiej, zazwyczaj pozbywając się samców. Pisałam już o populacji muszek Drosophila, u których zaobserwowano przechodzenie relacji gospodarz-pasożyt w relację, która przynosi korzyści obu stronom przez zwiększenie ogólnej płodności samic. Artykuł w Science opisuje inną sytuację – samczyki motyli Hypolimnas bolina znalazły sposób, żeby obronić się przed bakterią, która zabija męskie zarodki.

Jak ewoluowała Wolbachia

Pasożyty potrafią na różne sposoby wpływać na gospodarza, czego znakomitym przykładem jest wspomniana wcześniej Toxoplasma gondii. Ale nie ona jedna. Wolbachia to endosymbiotyczna bakteria, która żyje w komórkach bezkręgowców. Przechodzi na następne pokolenia gospodarzy w cytoplazmie oocytów, a więc przekazywana jest tylko przez matki. Zatem w toku ewolucji nabyła zdolności “manipulowania” gospodarzem tak, żeby samice miały więcej córek, lub żeby zainfekowane samice radziły sobie lepiej i zostawiały więcej potomstwa.

Mechanizmy tej manipulacji są różne. Czasem bakteria po prostu zabija synów, np. u biedronek, a czasem zamienia samców w samice, czego szczególną odmianą jest indukcja partenogenezy – u tych owadów, u których samce rozwijają się z niezapłodnionych haploidalnych jaj, a samice z zapłodnionych diploidalnych, Wolbachia powoduje podwojenie liczby chromosomów w niezapłodnionych jajach, a z tak zdiploidyzowanego jaja rozwija się samica. Poza tym może powodować wymieranie embrionów powstałych w wyniku zapłodnienia niezainfekowanej samicy przez zainfekowanego samca (a nawet wtedy, kiedy samica jest zarażona innym szczepem Wolbachii). To ostatnie zjawisko zwie się niekompatybilność cytoplazmatyczna.