Wolbachia

? Wolbachia
Электронная микрофотография Wolbachia внутри клетки насекомого
Научная классификация
Царство: Бактерии Тип: Протеобактерии Класс: Альфа-протеобактерии Порядок: Rickettsiales Семейство: Anaplasmataceae Род: Wolbachia
Латинское название
Wolbachia Hertig, 1936
Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе NCBI 953

Wolbachia — род грамотрицательных плеоморфных бактерий, облигатных внутриклеточных симбионтов членистоногих и нематод-филярий из класса Альфа-протеобактерий. Обнаружены впервые в 1924 г. у обыкновенного комара Маршаллом Хертигом и Симеоном Буртом Вольбахом. Формальное описание было опубликовано в 1936 г. Хертигом, который назвал новый род в честь своего коллеги. Типовой и (условно) единственный вид — Wolbachia pipientis Hertig, 1936. Wolbachia persica Suitor & Weiss 1961 и Wolbachia melophagi (Nöller 1917) исключены из состава рода, поскольку принадлежат другим ветвям Протеобактерий (порядки Thiotrichales и Rhizobiales соответственно).

Биологические свойства

Вольбахии, как и все Протеобактерии, обладают грам-отрицательным 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

Бактериями рода Wolbachia инфицировано по некоторым оценкам около 20 % всех видов насекомых^[1], а также многие виды других групп членистоногих и филярий^[2]. Основные эффекты, индуцируемые бактериями рода Wolbachia:

• Андроцид — дегенерация эмбрионов мужского пола некоторых жуков, бабочек и мух^[3][4][5].
• 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 неоплодотворенной) зиготы после метафазы. В результате происходит удвоение хромосом и формируется женский диплоидный эмбрион, а не мужской гаплоидный^[6].
• 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^[7][8][9]. 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^[10]. Цитоплазматическая несовместимость является самым распространенным эффектом, вызываемым вольбахией, и бывает односторонней и двусторонней. Односторонняя наблюдается при скрещивании зараженных самцов и незараженных 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 зараженная особь.

Положительное действие на хозяина

Помимо вреда, Wolbachia приносит своим хозяевам и пользу. После излечения от бактерий рода Wolbachia отмечается снижение плодовитости и приспособленности некоторых насекомых^[11][12]. Бактерии рода Wolbachia также необходимы для нормальной жизнедеятельности филярий^[13], в связи с чем идут поиски метода излечения филяриозов путём уничтожения симбиотических Wolbachia^[14].

Встраивание генов вольбахии в геном её хозяина

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 ^[15], оно происходит во время репарации ДНК хозяина, гены вольбахии случайно попадают в ядро и по ошибке сшиваются с геномом клетки репаративными ферментами.

Примечания

1. ↑ Taxonomic status of the intracellular bacterium Wolbachia pipientis — Lo et al. 57 (3): 654 — International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
2. ↑ Wolbachia bacteria of filarial nematodes. [Parasitol Today. 1999] — PubMed result
3. ↑ 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.
4. ↑ Jiggins F.M., Hurst G.D.D., Majerus M.E.N. Sex ratio distortion in Acraea encedon is caused by a male-killing bacterium // Heredity. 1998. V.81. P.87-91.
5. ↑ 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.
6. ↑ 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.
7. ↑ LeGrand J.-J., LeGrand-Hamelin E., Juchault P. Sex determination in Crustacea // Biol. Rev. 1987. V.62. P.439-470.
8. ↑ Juchault P., Rigaud T., Mocquard J.P. Evolution of sex-determining mechanisms in a wild population of Armadillidium vulgare: competition between two feminizing parasitic sex factors // Heredity. 1992. V.69. P.382-390.
9. ↑ Горячева. Бактерии рода Wolbachia
10. ↑ Bressac C., Rousset F. The reproductive incompatibility system in Drosophila simulans: Dapi-staining analysis of the Wolbachia symbionts in sperm cysts // J. Invert. Pathol. 1993. V.61. P.226-230.
11. ↑ Girin C, Bouletreau M. Microorganism-associated variation in host infestation efficiency in a parasitoid wasp Trichogramma bourarachae // Experientia. 1995. V. 52. P. 398—402.
12. ↑ Hariri A.R., Werren J.H., Wilkinson G.S. Distribution and reproductive effects of Wolbachia in stalk-eyed flies (Diptera: Diopsidae) // Heredity. 1998. V. 81. P. 254—260.
13. ↑ 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. V. 71. № 12. P. 6986-6994.
14. ↑ Мальцева Б. М. Симбиотическая система — филярии и бактерия Wolbachia: эволюция системы, патогенез и лечение филяриатозов // Ветеринария. 2004. № 1. С. 34-38.
15. ↑ 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"

Ссылки

• Wolbachia
• Wolbachia
• Wolbachia
• Wolbachia Genome Project
• Бактерия вольбахия — повелитель мух

Научные ссылки

• Ссылки на PubMed для Wolbachia
• Ссылки на PubMed Central для Wolbachia
• Ссылки на Google Scholar для Wolbachia

Научные базы данных

• Искать таксономию в NCBI для Wolbachia
• Искать в Tree of Life таксономию для Wolbachia
• Искать в Species2000 страницы о Wolbachia
• Страница в MicrobeWiki о Wolbachia