Owady powstały ponad 479 milionów lat temu i stanowiły ponad 50% wszystkich opisanych żywych zwierząt na Ziemi. Ta starożytna linia wykazuje niezwykłą różnorodność w zakresie rozwoju, zachowania, organizacji społecznej i ekologii, ale nie ogranicza się do nich. Niektóre badania dowodzą, że symbionty owadów gospodarzy są istotnymi czynnikami przyczyniającymi się do dywersyfikacji owadów.
Nowe badanie sugeruje, że drobnoustroje i rośliny mogły dać owadom przewagę ewolucyjną, przekazując im geny przez poziomy transfer genów. Horyzontalny transfer genów (HGT) jest ważną siłą ewolucyjną kształtującą genomy prokariotyczne i eukariotyczne.
Badanie donosi, że ponad 1,400 genów z 218 gatunków owadów, w tym motyli i ciem, pochodzi od bakterii, wirusów, grzybów i roślin. Umożliwiając owadom pozyskiwanie korzystnych genów w zachowanie godowe, odżywianie, rozwój i adaptacja do środowiska, te geny mogły mieć kluczowe znaczenie dla ewolucja owadów.
Starszy autor Xing-Xing Shen, biolog ewolucyjny z Uniwersytetu Zhejiang w Hangzhou w Chinach, powiedział: „Poprzednie badania wykazały, że HGT mogło przyczynić się do bioróżnorodność owadów, ale nikt nie wiedział, jak dużą rolę odgrywa w tym procesie. Ponieważ do naszej analizy dostępnych jest wiele wysokiej jakości genomów owadów, pomyślałem, że teraz jest dobry czas, aby systematycznie zbadać, jak rozpowszechnione jest HGT u owadów”.
Na potrzeby tego badania naukowcy zebrali 218 wysokiej jakości próbek genomu owadów reprezentujących 11 z 19 bogatych gatunkowo rzędów owadów. Korzystając z danych, narysowali drzewo ewolucyjne i zidentyfikowali geny nie na miejscu, częściej spotykane w genomach niezwierzęcych. Zbadali również czynniki przyczyniające się do losu HGT u owadów.
Shen powiedział: „Wszędzie, gdzie spojrzeliśmy, odbywały się imprezy HGT. Nie wiemy jednak, czy te transfery genów są korzystne dla owadów, ani nawet funkcji większości z tych genów”.
Jianhua Huang, który bada funkcje genów owadów na Uniwersytecie Zhejiang, powiedział: „Shen wszedł do mojego biura z listą ponad 1,400 genów i musieliśmy zdecydować, od czego zacząć”.
Naukowcy zwalidowali funkcję najbardziej rozpowszechnionego obcego genu o nieznanej funkcji u owadów: LOC105383139. Gen ten został wprowadzony poziomo do prawie wszystkich ciem i motyli od dawcy z rodzaju Listeria. Oznacza to, że ten gen utrzymywał się w genomie od czasu ćmyWspólny przodek "i motyli" ponad 300 milionów lat temu.
Kiedy usunęli ten starożytny gen z ćmy diamentowej, odkryli, że ćmy pozbawione tego genu nie były w stanie wyprodukować wielu zdolnych do życia jaj.
Huang mówi: „Wtedy odkryliśmy, że gen wpływa na męskie zachowanie zalotów”.
Naukowcy planują dalsze badania, w jaki sposób ten gen pomaga owadom w skuteczniejszym kojarzeniu się i czy można go wykorzystać jako narzędzie do zwalczania szkodników.
Referencje czasopisma:
- Yang Li, Zhiguo Liu i in. HGT jest szeroko rozpowszechniony wśród owadów i przyczynia się do zalotów samców motyli. Komórka, 2022; DOI: 10.1016 / j.cell.2022.06.014
