Бактерия Tremblaya princeps, эндосимбионт цитрусового червеца, обладает таким маленьким геномом, что не может функционировать без своего собственного эндосимбионта. Новые данные по этому уникальному тройному симбиозу опубликованы в журнале Cell.
Цитрусовые червецы (Planococcus citri) – насекомые из отряда полужесткокрылых, паразиты цитрусовых и некоторых декоративных комнатных растений из группы мучнистых червецов. Своей деструктивной деятельностью известны они давно, и так и паразитировали себе на здоровье, пока ученые не обратили внимание, что червецы не получают из флоэмы никакой пищи, кроме жидкости. По специальным каналам внутри растений текут почти чистые углеводы – из них можно сделать липиды. Но аминокислоты этим насекомым брать неоткуда – животные не способны самостоятельно синтезировать некоторые из них. Эти аминокислоты так и называются – «незаменимые».
Попытавшись разобраться с этой биологической загадкой, ученые обнаружили внутри бактерий – причем одни из них обитают в других! Некоторые аминокислоты, например триптофан и треонин, оба вида бактерий производят сообща, а вот для выработки изолейцина, фенилаланина и аргинина нужны продукты генов всех трех организмов, включая червеца. Статьи об этих открытиях в свое время выходили в журналах Nature и Current Biology.
Непосредственно в цитоплазме клеток насекомого находится Tremblaya princeps – полагают, что эта бактерия заселила эукариотический организм первой. Все мучнистые червецы содержат одинаковые бактерии T. princeps, которые, вероятно, попали еще к предку этих насекомых. А вот их помощники могут различаться или вовсе отсутствовать и не имеют общего происхождения, хотя все они относятся к виду Moranella endobia.
Кроме очень редкого тройного симбиоза ученых привлекает невероятно маленький геном у среднего организма в этой матрешке: T. princeps содержит всего 121 ген. Для сравнения можно отметить, что у кишечной палочки около 4200 генов, а у человека 21 тысяча. Геном M. endobia в четыре раза больше, чем у ее хозяина T. princeps.
Микробиологи захотели понять, как существует этот организм. Сначала исследовали гипотезу о горизонтальном переносе генов хозяину, но оказалось, что в геноме мучнистого червеца всего 22 бактериальных гена. Затем сравнили штаммы с M. endobia внутри и без – выяснилось, что у тех T. princeps, у которых нет симбионта второго порядка, присутствует более 50 дополнительных генов. Это означает, что для функционирования со столь небольшим геномом бактериям T. princeps необходимо присутствие внутри M. endobia, в которых хранятся нужные гены.
T. princeps с ее сокращенным геномом напоминает митохондрии и хлоропласты – органеллы животных и растительных клеток, которые по своему происхождению, как предполагают биологи, являются симбиотическими бактериями. Сложные отношения между двумя бактериальными симбионтами и их хозяином, возможно, позволят ученым прояснить многие вопросы относительно этих органелл.
