Насекомые возникли более 479 миллионов лет назад и составляли более 50% всех описанных живых животных на Земле. Эта древняя линия демонстрирует удивительное разнообразие, касающееся, помимо прочего, развития, поведения, социальной организации и экологии. Некоторые исследования утверждают, что симбионты насекомых-хозяев вносят важный вклад в диверсификацию насекомых.
Новое исследование предполагает, что микробы и растения могли дать насекомым эволюционное преимущество, передав им гены горизонтальным путем. перенос генов. Горизонтальный перенос генов (HGT) — важная эволюционная сила, формирующая геномы прокариот и эукариот.
В исследовании сообщается, что более 1,400 генов у 218 видов насекомых, включая бабочек и мотыльков, произошли от бактерий, вирусов, грибов и растений. Позволяя насекомым приобретать полезные гены в брачное поведение, питания, развития и адаптации к окружающей среде, эти гены, возможно, имели решающее значение для эволюция насекомых.
Старший автор Син-Син Шен, биолог-эволюционист из Чжэцзянского университета в Ханчжоу, Китай, сказал: «Предыдущие исследования показали, что ГГТ, возможно, способствовал биоразнообразие насекомых, но никто не знал, насколько большую роль это играет в этом процессе. Поскольку для нашего анализа доступно множество высококачественных геномов насекомых, я подумал, что сейчас самое время систематически исследовать, насколько распространен ГГТ у насекомых».
Для этого исследования ученые собрали 218 высококачественных образцов генома насекомых, представляющих 11 из 19 богатых видами отрядов насекомых. Используя эти данные, они нарисовали эволюционное древо и определили неуместные гены, которые чаще встречаются в геномах неживотных. Они также изучили факторы, влияющие на судьбу HGT у насекомых.
Шен сказал: «Повсюду, куда бы мы ни посмотрели, проходили мероприятия HGT. Однако мы не знаем, полезны ли эти переносы генов для насекомых или даже функции большинства этих генов».
Цзяньхуа Хуан, изучающий функции генов насекомых в Чжэцзянском университете, сказал: «Шен вошел в мой офис со списком из более чем 1,400 генов, и нам нужно было решить, с чего начать».
Ученые подтвердили функцию наиболее распространенного чужеродного гена, функции которого неизвестны у насекомых: LOC105383139. Этот ген был горизонтально введен почти всем мотылькам и бабочкам от донора из бактериального рода Listeria. Это означает, что этот ген сохранился в геноме со времен мольи общего предка бабочек более 300 миллионов лет назад.
Когда они удалили этот древний ген у ромбовидной моли, они обнаружили, что бабочки, лишенные этого гена, не могут производить много жизнеспособных яиц.
Хуан говорит: «Затем мы обнаружили, что этот ген влияет на поведение самцов во время ухаживания».
Ученые планируют продолжить исследование того, как этот ген помогает насекомым более эффективно спариваться и можно ли использовать его в качестве инструмента борьбы с вредителями.
Справочник журнала:
- Ян Ли, Чжиго Лю и др. HGT широко распространен у насекомых и способствует ухаживанию самцов чешуекрылых. Ячейка, 2022, DOI: 10.1016 / j.cell.2022.06.014
