Вольбахии

Вольбахии
Wolbachia
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Класс:
Альфа-протеобактерии
Порядок:
Rickettsiales
Семейство:
Ehrlichiaceae
Род:
Вольбахии
Международное научное название
Wolbachia Hertig 1936
Виды[1]

Вольбахии[2] (лат. Wolbachia) — род грамотрицательных плеоморфных бактерий из семейства Ehrlichiaceae[1] класса альфа-протеобактерий, облигатные внутриклеточные симбионты членистоногих и нематод-филярий. Обнаружены впервые в 1924 году у обыкновенного комара Маршаллом Хертигом и Симеоном Бёртом Вольбахом. Формальное описание было опубликовано в 1936 году Хертигом, который назвал новый род в честь своего коллеги. Типовой и условно единственный вид — Wolbachia pipientis. По мнению ряда систематиков Wolbachia melophagi принадлежит другой ветви протеобактерий (порядок Rhizobiales) и должна быть исключены из состава рода.

Биологические свойства

[править | править код]

Вольбахии обладают грамотрицательным морфотипом, то есть окружены двумя билипидными мембранами и потому не окрашиваются по Граму. Для вольбахий описано три крайних типа формы клетки: малые палочки (0,5—1,3 мкм в длину), коккоиды (0,25—1 мкм) и крупные палочки (1—1,8 мкм в диаметре). Размножаются внутри клеток членистоногих и нематод. На питательных средах не культивируются, однако культивирование на клеточных линиях насекомых оказалось успешным.

Патогенность

[править | править код]

Бактериями рода Wolbachia инфицировано по некоторым оценкам около 20 % всех видов насекомых[3], а также многие виды других групп членистоногих и филярий[4]. Основные эффекты, индуцируемые вольбахиями:

  • Андроцид — дегенерация эмбрионов мужского пола некоторых жуков, бабочек и мух[5][6][7].
  • Партеногенез — изменение хода развития яиц у некоторых наездников, приводящее к появлению в потомстве исключительно самок. Механизм действия таких линий вольбахий основан на остановке первого митотического деления гаплоидной (то есть неоплодотворённой) зиготы после метафазы. В результате происходит удвоение хромосом и формируется женский диплоидный эмбрион, а не мужской гаплоидный[8].
  • Феминизация — процесс превращения самцов некоторых чешуекрылых и мокриц в самок путём ингибирования развития андрогенной железы и выработки андрогена, а также подавления действия андрогена на клетки-мишени[9][10][11]. Помимо этого у бактерии есть и вторая феминизирующая особенность: после искусственной пересадки вольбахий самцы-реципиенты приобретают фенотип интерсексов, что связано с действием бактерий на уже развитую андрогенную железу.
  • Цитоплазматическая несовместимость — проявляется в быстрой дегенерации эмбрионов, полученных путём оплодотворения яйцеклеток инфицированным самцом[12]. Цитоплазматическая несовместимость является самым распространённым эффектом, вызываемым вольбахией, и бывает односторонней и двусторонней. Односторонняя наблюдается при скрещивании заражённых самцов и незаражённых самок — происходит полное или частичное разрушение мужского хромосомного набора после оплодотворения. Двусторонняя несовместимость наблюдается, если самка и самец инфицированы различными штаммами вольбахии, при этом наблюдается почти полная репродуктивная изоляция. Однако если самка заражена тем же самым штаммом вольбахии, что и самец, отцовские хромосомы не разрушаются, и из яйца развивается нормальная заражённая особь.

Положительное действие на хозяина

[править | править код]

Помимо вреда, вольбахии приносит своим хозяевам и пользу. После излечения от бактерий отмечается снижение плодовитости и приспособленности некоторых насекомых[13][14]. Бактерии рода Wolbachia также необходимы для нормальной жизнедеятельности филярий[15], в связи с чем идут поиски метода излечения филяриозов путём уничтожения симбиотических Wolbachia[16].

Встраивание генов Wolbachia в геном её хозяина

[править | править код]

Недавно было доказано проникновение генов вольбахии в геном её хозяев у нескольких видов филярий и насекомых. В геноме Drosophila ananassae обнаружен почти полный геном вольбахии (> 1 млн пар оснований), в геноме других видов хозяев — его фрагменты (от примерно трети генома до коротких фрагментов в 500 пар оснований). Для жука Callosobruchus chinensis, хромосома которого содержит большой фрагмент генома вольбахии, показано, что гены вольбахии транскрипционно не активны, большинство из них превратились в псевдогены. По предположению изучавших это явление учёных[17], оно происходит во время репарации ДНК хозяина, гены вольбахии случайно попадают в ядро и по ошибке сшиваются с геномом клетки репаративными ферментами.

Паразиты

[править | править код]

На вольбахии паразитирует вирус Wolbachia phage WO[18].

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 Genus Wolbachia : [англ.] // LPSN[англ.]. — Leibniz Institute DSMZ[нем.]. (Дата обращения: 29 января 2021).
  2. ↑ Журавлёв А. Ю. Парнокопытные киты, четырёхкрылые динозавры, бегающие черви… — М. : Ломоносовъ, 2015. — С. 187. — 288 с. — (ЛУЧ). — ISBN 978-5-91678-260-8.
  3. ↑ Lo N., Paraskevopoulos C., Bourtzis K.; et al. (2007). "Taxonomic status of the intracellular bacterium Wolbachia pipientis" (PDF). International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. doi:10.1099/ijs.0.64515-0. PMID 17329802. {{cite journal}}: Явное указание et al. в: |author= (справка)Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  4. ↑ Taylor M. J., Hoerauf A. (1999). "Wolbachia bacteria of filarial nematodes". Parasitology Today. 15 (11): 437—442. doi:10.1016/s0169-4758(99)01533-1. PMID 10511685.
  5. ↑ Захаров И. А., Горячева И. И., Шайкевич Е. В. и др. Wolbachia, новый бактериальный агент, вызывающий изменение соотношения полов у двуточечной божьей коровки Adalia bipunctata L. // Генетика. 2000. Т. 36. № 4. — С. 482—486.
  6. ↑ Jiggins F.M., Hurst G.D.D., Majerus M.E.N. Sex ratio distortion in Acraea encedon (Lepidoptera: Nymphalidae) is caused by a male-killing bacterium // Heredity. 1998. V. 81. — P. 87—91. doi:10.1046/j.1365-2540.1998.00357.x
  7. ↑ Hurst G.D., Johnson A.P., Schulenburg J.H., Fuyama Y. Male-killing Wolbachia in Drosophila: a temperature-sensitive trait with a threshold bacterial density // Genetics. 2000. V. 156. — P. 699—709. PMID 11014817.
  8. ↑ Stouthamer R., Kazmer D.J. Cytogenetics of microbe-associated parthenogenesis and its consequences for gene flow in Trichogramma wasps // Heredity. 1994. V. 73. P. 317—327. doi:10.1038/hdy.1994.139
  9. ↑ LeGrand J.-J., LeGrand-Hamelin E., Juchault P. Sex determination in Crustacea // Biological Reviews. 1987. V. 62. P. 439-470. doi:10.1111/j.1469-185X.1987.tb01637.x
  10. ↑ Juchault P., Rigaud T., Mocquard J.P. Evolution of sex-determining mechanisms in a wild population of Armadillidium vulgare Latr. (Crustacea, Isopoda): competition between two feminizing parasitic sex factors // Heredity. 1992. V. 69. — P. 382—390. doi:10.1038/hdy.1992.138
  11. ↑ Горячева И. И. (2004). "Бактерии рода Wolbachia — репродуктивные паразиты членистоногих". Успехи современной биологии. Архивировано из оригинала 24 ноября 2015. Дата обращения: 23 ноября 2015.
  12. ↑ Bressac C., Rousset F. The reproductive incompatibility system in Drosophila simulans: Dapi-staining analysis of the Wolbachia symbionts in sperm cysts // Journal of Invertebrate Pathology. 1993. V. 61. P. 226—230. doi:10.1006/jipa.1993.1044
  13. ↑ Girin C., Bouletreau M. Microorganism-associated variation in host infestation efficiency in a parasitoid wasp Trichogramma bourarachae // Experientia. — 1995. — Vol. 52. — P. 398—402.
  14. ↑ Hariri A. R., Werren J. H., Wilkinson G. S. Distribution and reproductive effects of Wolbachia in stalk-eyed flies (Diptera: Diopsidae) // Heredity. — 1998. — Vol. 81. — P. 254—260.
  15. ↑ Chirgwin S. R., Coleman S. U., Porthouse K. H. et al. Removal of Wolbachia from Brugia pahangi is closely linked to worm death and fecundity but does not result in altered lymphatic lesion formation in Mongolian gerbils (Meriones unguiculatus) // Infect. Immun. — 2003. — Vol. 71, no. 12. — P. 6986—6994.
  16. ↑ Мальцева Б. М. Симбиотическая система — филярии и бактерия Wolbachia: эволюция системы, патогенез и лечение филяриатозов // Ветеринария. 2004. № 1. — С. 34—38.
  17. ↑ Julie C. Dunning Hotopp et al. Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes/ Science, 2007:Vol. 317. no. 5845, pp. 1753—1756.
  18. ↑ Virus carrying DNA of black widow spider toxin discovered (англ.) (11 октября 2016). Дата обращения: 21 декабря 2016. Архивировано 23 декабря 2016 года.

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Вольбахии&oldid=139948117