Prawda

Czwartek, 28 marca 2024 - 18:41

« Poprzedni Następny »


Symbiotyczna katastrofa długoletniej cykady


Ed Yong 2015-06-02


Mniej więcej teraz w rozmaitych stanach USA, olbrzymie roje cykad zaczynają gramolić się z ziemi. Te owady o czarnym ciele i czerwonych oczach pozostawały pod ziemią przez 13 lub 17 lat, pijąc soki z korzeni drzew. Kiedy po raz pierwszy stykają się ze światłem dziennym, poświęcają się tygodniom gorączkowego seksu i kakofonicznej pieśni, potem masowo umierają. Podziobią je ptaki, dorwą wiewiórki, rozgniotą buty i opony, ale nic z tego nie naruszy ich astronomicznej liczebności – i, być może, o to chodzi w ich długich pobytach pod ziemią i równoczesnym wyłonieniu się.

Dziwaczny styl życia cykady pozostawił ją także z innym dziedzictwem. Chodzi o bakterię, która żyje w ich ciałach i jest tak dziwaczna, że kiedy John McCutcheonodkrył ją po raz pierwszy, sądził, że popełnił jakiś błąd techniczny.


Wiele owadów gości w swoich komórkach bakterie. Te „endosymbionty” są szczególnie częste wśród ożywiających się sokiem drzewnym owadów, takich jak cykady, i pomagają gospodarzom na tworzenie składników odżywczych, których nie mogą otrzymać ze swojego pokarmu. Niemal zawsze mają wyjątkowo małe genomy. Kiedy osiądą wewnątrz komórki owada, zostają izolowane od innych bakterii i ograniczone do małych populacji. Pozbawia je to możliwości tasowania lub nabywania genów i pozwala na nabudowanie się szkodliwych mutacji w ich DNA. Jeden po drugim ich geny rozłamują się i znikają, pozostawiając je ze skurczonymi, minimalnymi genomami.


McCutcheon jest jednym z niewielkiej grupy naukowców, którzy przez ostatnich 15 lat odszyfrowywali dziwaczne genomy wielu symbiontów owadzich. Kiedy rozpoczął pracę we własnym laboratorium na University of Montana, postanowił przyjrzeć się Magicicada tredicim – jednemu z 13-letnich gatunków cykady. Zrobił to, co robi się zazwyczaj: dokonał sekcji narządów, w których żyją bakterie, wydobył ich DNA, pociął je na fragmenty, zsekwencjonował odcinki i użył komputera, żeby zestawić te porcje w spójną całość.


Tylko że to nie działało. Sekwencje po prostu nie chciały ułożyć się elegancko. Wyglądało to, jakby ktoś wziął kilka podobnych, ale niepełnych układanek i wymieszał wszystkie kawałki razem. „To był taki bałagan – opowiada. – Myślałem, że coś poszło nie tak technicznie, ale nie umiałem zrozumieć, co”.


Skonsternowany przeszedł do innej cykady – południowoamerykańskiego gatunku o nazwie Tettigades undata. Znalazł tam jeszcze więcej dziwaczności. Zawierała ona bakterię o nazwie Hodgkinia, która jakoś rozdzieliła się na dwa odrębne gatunki wewnątrz swojego owadziego gospodarza. Jak pisałem w zeszłym roku, te gatunki potomne były jak dwie połówki swojego przodka. Każda straciła inne geny, więc indywidualnie każda jest bladym cieniem oryginalnej Hodgkinia, ale razem wzięte doskonale się uzupełniają.


Kiedy McCutcheon zrozumiał, co dzieje się w T.undata, nagle zrozumiał również, co dzieje się w 13-letniej cykadzie. Ona także zawierała symbionty Hodgkinia, które rozdzieliły się na odrębne linie rodowe – i to nie tylko dwie.


Doktoranci Matthew Campbell i James Van Leuven pokazali w końcu, że DNA z symbiontów cykady tworzy co najmniej 17 odrębnych kręgów. Nie jest jasne, czy każdy z nich przedstawia chromosom Hodgkinia, czy też cały własny genom Hodgkinia, ale przynajmniej cztery z nich znajdują się w różnych komórkach. Można zobaczyć to na ilustracji poniżej, gdzie kropki niebieskie, zielone, fioletowe i pomarańczowe reprezentują komórki, które mają tylko jeden z tych 17 kręgów.



Podobnie jak we wcześniejszym odkryciu, te kręgi uzupełniają się wzajemnie; dzielą zestawy genów do tworzenia składników odżywczych, które ważne są dla gospodarza, ale żaden z nich nie ma pełnego zestawu. Znajdują się także u innych gatunków cykad wieloletnich. I są, być może, tylko czubkiem góry lodowej: zespół z pewnością zidentyfikował 17 kręgów, ale prawdopodobnie owady mają ich więcej. „Gdybym miał zgadywać, powiedziałbym, że jest ich między 20 a 50 – mówi McCutcheon. – To niewiarygodne. To bałagan”.


Z punktu widzenia Hodginia jedna linia wyraźnie rozdzieliła się na kilka i jest to nieodwracalne. „To jest podstawowa definicja specjacji – mówi McCutcheon. – Dzieje się to w populacji bezpłciowej, ale linia jest rozłamana i nie powraca”. Jeśli jednak spojrzeć na to z punktu widzenia cykady, kolektywne symbionty nadal robią to samo, co oryginał. I chociaż porozdzielały swoje geny do oddzielnych komórek, cała ilość bakteryjnego DNA wzrosła. Każda część zmalała, ale kolektywnie ich genom powiększył się.


Czy więc kręgi Hodgkinia są różnymi gatunkami lub liniami? Czy genomem Hodgkinia jest suma kręgów w jednej cykadzie, czy też każda odrębna linia ma własny genom? Naprawdę trudno powiedzieć. „Problem polega na tym, że kiedy piszemy artykuł, musimy użyć słów, a słowa coś znaczą – mówi McCutcheon. – Jest bardzo trudno ponaklejać etykietki na to wszystko, a nie dam po prostu nowych nazw jak popadnie, bo nie sądzę, byśmy to wystarczająco dobrze rozumieli”.


Są tam także inne tajemnice. Cykada ma także innego bakteryjnego symbionta o nazwie Sulcia, który nie wykazuje żadnych oznak tej absurdalnej fragmentaryzacji. Jest tylko jedna Sulcia i jest taka sama we wszystkich komórkach cykady. Dlaczego ten mikrob pozostał w całości, podczas gdy jego sąsiad porozdzierał się? Nikt nie wie. Sensownym domysłem jest, że Hodgkinia ewoluuje dużo szybciej niż Sulcia i szybciej nabudowuje mutacje, które unieruchamiają jej geny.


A także, dlaczego Hodgkinia rozeszła się na wiele linii w cykadach, ale nie zrobiły tego inne symbionty w swoich gospodarzach? McCutcheon sądzi, że odpowiedź leży w długim życiu tych owadów. Większość pijących soki owadów ma szczęście, jeśli dożyje swoich pierwszych urodzin. Prowadzą krótkie, szybkie życie i jeśli ich symbionty nabywają szkodliwych mutacji, one i ich gospodarze padają ofiarą doboru naturalnego. W odróżnieniu od tego cykady żyją 2 do 19 lat i przez większość czasu ledwie się poruszają i niewiele rosną. Podczas tych powolnych lat ich symbionty nie są ważne i mają swobodę kumulowania szkodliwych mutacji, co nie wpływa na ich gospodarza ani nie podpada pod dobór naturalny – przynajmniej na krótką metę.


Długoterminowe perspektywy mogą nie być tak różowe. Partnerstwo z mikrobami często dostarcza zwierzętom niewiarygodnych i cennych sprawności – w tym wypadku, zdolności odżywiania się sokiem roślinnym bez niedoborów ważnych składników odżywczych. Ale wielka okazja niesie za sobą wielkie ryzyko. Kiedy gospodarz i bakteria stają się wzajem zależne od siebie, mogą wpaść w rodzaj pułapki symbiotycznej – lub, jak ujmuje to Nancy Moran, mogą wspólnie “spadać po spirali w norę króliczą”.


Weźmy Hodgkinia. Jeśli będzie dalej dzielić się na fragmenty i degenerować się, w końcu może być niezdolna do odżywiania cykady. “To wygląda, jakby wypadała z torów – mówi  McCutcheon. – To jak obserwowanie katastrofy kolejowej lub wypadku wymierania w zwolnionym tempie. Zmieniło to mój sposób myślenia o symbiozie”.


Źródło:
Campbell, Van Leuven, Meister, Carey, Simon, and McCutcheon. 2015. Genome expansion via lineage splitting and genome reduction in the cicada endosymbiont Hodgkinia. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1421386112


The Slow Motion Symbiotic Train Wwreck of the 13-year Cicada

Not Exactly Rocket Science, 18 maja 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Ed Yong 


Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.
Strona www autora


Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Jak małpy człekokształtne (włącznie z ludźmi) straciły swoje ogony   Coyne   2024-03-26
Ale najpierw kawa   Tonhasca Júnior   2024-03-21
Ideolodzy: dlaczego nauczanie genetyki musi mieć charakter społeczno-polityczny   Coyne   2024-03-19
Przepływ genów od neandertalczyków i denisowian do ludzi „współczesnych” i odwrotnie   Coyne   2024-03-14
Wejdź – skoro nalegasz   Tonhasca Júnior   2024-03-09
Czy “bezpłciowe” bakterie tworzą biologiczne gatunki?   Coyne   2024-03-06
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Kolejna błędna próba skorygowania ewolucji   Coyne   2024-02-22
Ryjący w ziemi przedsiębiorcy   Tonhasca Júnior   2024-02-15
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Wejdź, powiedziała, dam ci schronienie przed burzą   Tonhasca Júnior   2024-01-15
Czy ludzie wyewoluowali w wodzie?   Coyne   2024-01-08
Jak upadają wielcy   Tonhasca Júnior   2024-01-04
Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty   Coyne   2023-12-30
Życzliwi przestępcy   Tonhasca Júnior   2023-12-28
Conor Friedesdorf (i Alexander Barvinok) o ideologicznym przymusie na amerykańskich uczelniach   Coyne   2023-12-26
Zdumiewający manipulatorzy   Tonhasca Júnior   2023-12-25
Nie gryzie się ręki, która cię zapyla   Tonhasca Júnior   2023-10-19
Rewolucja komunikacyjna   Hannam   2023-10-18
BBC szerzy propagandę rolnictwa organicznego, a biedni na świecie cierpią   i Kathleen Hefferon   2023-10-13
Niezwykły przypadek koewolucji i specyficzności zapylacz/storczyk   Coyne   2023-10-07
Płeć męska lub żeńska: nie ma nic pomiędzy   Elliot   2023-10-03
Myślenie intuicyjne i analityczne   Novella   2023-09-29
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
Jak (i dlaczego) ośmiornica edytuje swój RNA   Lewis   2023-09-23
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
Do jakiego stopnia pary mają wspólne cechy?   Novella   2023-09-14
Kenia daje zielone światło 58 projektom GMO – naukowcy na całym świecie kontynuują badania w dziedzinie biotechnologii, mimo procesów sądowych i dezinformacji   Ombogo   2023-09-08
Lancet atakuje anty-przebudzenie, a czytelnik odpowiada   Coyne   2023-08-24
Więcej wyrafinowanej teologii: uczony religijny zastanawia się, czy neandertalczycy mieli nieśmiertelne dusze   Coyne   2023-08-16
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Mało znana strona ryjkowców   Tonhasca Júnior   2023-08-11
Dlaczego nie można być osobą transrasową?   Coyne   2023-08-10
Walka z malarią za pomocą inżynierii genetycznej   Novella   2023-08-08
Jak restrykcje Unii Europejskiej podsycały głosy przeciwko GMO, jak również głód na globalnym Południu, a zwłaszcza w Afryce   Oria   2023-08-02
Nieznośni mali pomocnicy   Tonhasca Junior   2023-07-29
Macedońskie skarby   Tonhasca Júnior   2023-07-26
GMO i motyle   Novella   2023-07-25
Narzucanie ideologii naturze: Kew Garden celebruje „rośliny queer”   Coyne   2023-07-24
Smak miesiąca   Tonhasca Júnior   2023-07-20
Kłopoty na wylocie   Szczęsny   2023-07-18
Ideologiczne podważanie biologii   i Luana S. Maroja   2023-07-17
Role mężczyzn i kobiet w polowaniu, raz jeszcze   Coyne   2023-07-15
David Hillis o specjacji   Coyne   2023-07-13
Niechętni dawcy i pracowici biorcy   Tonhasca Júnior   2023-07-08
Grube problemy z jelitem   Szczęsny   2023-07-07
Badaczka z Leakey Foundation twierdzi, że kości orangutanów mówią nam, że biologiczna płeć jest spektrum, a nie binarna   Coyne   2023-06-30
Przez dziurkę od klucza   Szczęsny   2023-06-24
Nowa (nie podparta żadnymi dowodami) hipoteza, która eliminuje role płciowe w społecznościach łowców-zbieraczy   Coyne   2023-06-22
Błędne wyobrażenia o ewolucji   Coyne   2023-06-16
Influencerzy z podziemia   Tonhasca Júnior   2023-06-13
Jak wyewoluowało ubarwienie ostrzegawcze?   Coyne   2023-06-12
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
Kolczasty problem   Tonhasca Júnior   2023-06-06
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Błędna krytyka genetycznych testów na pochodzenie   Coyne   2023-06-02
Zdatny do lotu   Tonhasca Júnior   2023-06-01
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
Główny problem w filogenezie zwierząt wydaje się być rozwiązany   Coyne   2023-05-26
Americana   Tonhasca Júnior   2023-05-24
Czy uprawa jabłek odzwierciedla bigoterię?   Coyne   2023-05-18
Kenia: Musimy zająć się brakiem bezpieczeństwa żywnościowego, ale najpierw musimy położyć kres dezinformacji na temat upraw modyfikowanych genetycznie   Oria   2023-05-16
Czytanie myśli z fMRI i AI   Novella   2023-05-05
Jest lepiej niż myślisz   Lomborg   2023-05-03
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Niewygodna historia   Ferguson   2023-04-28
Biologia rezygnacji z działania: kiedy kontynuować, a kiedy spasować   Coyne   2023-04-26
Porywacze ciał   Tonhasca Júnior   2023-04-25
Porażka jest kluczowym składnikiem innowacji   Ridley   2023-04-22
Używanie roślin jako biofrabryk   Novella   2023-04-14
Dawno zmarli przemawiają do nas   Tonhasca Júnior   2023-04-12
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Uganda: aktywiści przeciwni biotechnologii szerzą dezinformację   Wetaya   2023-04-05
Anglia pozwala na uprawy poddane edycji genów   Novella   2023-04-03
Recenzja z książki  Can “The Whole World” Be Wrong?   Rose   2023-04-01
Psychologia ewolucyjna dla początkujących   Coyne   2023-03-27
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
Gigantyczna armia małych zabójców   Tonhasca Júnior   2023-03-22
Colin Wright broni binarności płci u zwierząt   Coyne   2023-03-15
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Zmienić język w ekologii i biologii ewolucyjnej! Przykład anemii sierpowatej   Coyne   2023-03-13
Wzrost liczby nieobecnych ojców i towarzyszące temu społeczne problemy   Geary   2023-03-11
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Dezinformacja o GMO: Kenijczykom będzie trudno podejmować racjonalne decyzje i to może kosztować życie   Mykonyo   2023-02-24
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
ChatGPT niemal zdaje lekarski egzamin końcowy   Novella   2023-02-21
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
Postmodernizm obnażony   Dawkins   2023-02-14
Powody naszych wierzeń. Jak i dlaczego irracjonalność trzyma nas w swoich szponach i jak możemy z tym walczyć?   Pinker   2023-02-13
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
W nowej książce jest słuszna krytyka idei, że są lepsze i gorsze gatunki, ale jest także błędne twierdzenie, że gatunki nie są realne   Coyne   2023-02-06
Kolczatki wydmuchują bąbelki śluzu z nosa, żeby się ochłodzić   Coyne   2023-02-02
Mali i zręczni influencerzy   Tonhasca Júnior   2023-01-31
Dowody na ewolucję: Bezwłose zwierzęta mają martwe geny na sierść   Coyne   2023-01-23
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Bąkojady czyszczą nosorożce   Coyne   2023-01-18
Mózg używa geometrii hiperbolicznej   Novella   2023-01-16
O wspaniały nowy świecie   Tonhasca Júnior   2023-01-12
Ciepło zabija. Zimno zabija wielu więcej   Jacoby   2023-01-09
Po co badać przestrzeń kosmiczną?   Jacoby   2023-01-04

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk