מקורם של חרקים לפני יותר מ-479 מיליון שנים והיוו למעלה מ-50% מכל בעלי החיים המתוארים על פני כדור הארץ. שושלת עתיקה זו מציגה גיוון יוצא דופן בכל הנוגע להתפתחות, התנהגות, ארגון חברתי ואקולוגיה. כמה מחקרים טענו שהסימביונטים של חרקים מארח הם תורמים חיוניים לגיוון החרקים.
מחקר חדש מצביע על כך שחיידקים וצמחים עשויים לתת יתרון אבולוציוני לחרקים על ידי העברת גנים אליהם דרך אופקית העברת גנים. העברת גנים אופקית (HGT) היא כוח אבולוציוני חשוב המעצב גנומים פרוקריוטיים ואוקריוטיים.
המחקר מדווח שיותר מ-1,400 גנים על פני 218 מיני חרקים, כולל פרפרים ועשים, מקורם בחיידקים, וירוסים, פטריות וצמחים. על ידי מתן אפשרות לחרקים לרכוש גנים מועילים ב התנהגות הזדווגותתזונה, פיתוח והתאמה סביבתית, ייתכן שהגנים הללו היו חיוניים עבורם אבולוציה של חרקים.
הסופר הבכיר שינג-שינג שן, ביולוג אבולוציוני באוניברסיטת ג'ג'יאנג בהאנגג'ואו, סין, אמר: "מחקרים קודמים הראו שייתכן ו-HGT תרם לכך מגוון ביולוגי של חרקים, אבל אף אחד לא ידע כמה גדול תפקיד זה ממלא בתהליך הזה. מכיוון שיש הרבה גנומים איכותיים של חרקים זמינים לניתוח שלנו, חשבתי שעכשיו זה זמן טוב לחקור באופן שיטתי עד כמה HGT נפוץ בחרקים".
למחקר זה, מדענים אספו 218 דגימות גנום של חרקים באיכות גבוהה המייצגות 11 מתוך 19 סדרים עשירים במינים של חרקים. באמצעות הנתונים, הם שלפו עץ אבולוציוני וזיהו גנים לא במקום שנמצאים בדרך כלל יותר בגנומים שאינם בעלי חיים. הם גם בחנו את הגורמים התורמים לגורל HGT בחרקים.
שן אמר, "היו אירועי HGT בכל מקום שהסתכלנו. עם זאת, איננו יודעים אם העברות אלה של גנים מועילות לחרקים, או אפילו לתפקוד של רוב הגנים הללו."
Jianhua Huang, שחוקר תפקודי גנים של חרקים באוניברסיטת ג'ג'יאנג, אמר: "שן נכנסה למשרד שלי עם רשימה של יותר מ-1,400 גנים, והיינו צריכים להחליט מאיפה להתחיל."
מדענים אימתו את תפקוד הגן הזר הנפוץ ביותר ללא תפקודים ידועים בחרקים: LOC105383139. גן זה הוכנס אופקית כמעט לכל העשים והפרפרים מתורם בסוג החיידק ליסטריה. זה אומר שהגן הזה נמשך בגנום מאז התקופה של עשהאב הקדמון המשותף של 'ופרפרים' לפני יותר מ-300 מיליון שנים.
כשהם מחקו את הגן העתיק הזה מעש גב היהלום, הם גילו שהעשים החסרים את הגן הזה לא יכלו לייצר הרבה ביצים ברות קיימא.
הואנג אומר, "ואז גילינו שהגן משפיע על התנהגות החיזור הגברית".
מדענים מתכננים להמשיך ולחקור כיצד הגן הזה עוזר לחרקים להזדווג בצורה יעילה יותר והאם ניתן לנצל אותו ככלי להדברת מזיקים.
עיון ביומן:
- Yang Li, Zhiguo Liu et al. HGT נפוץ בחרקים ותורם לחיזור גברי בלפידופטרנים. תא, 2022; DOI: 10.1016 / j.cell.2022.06.014
