Insekter har sitt ursprung för mer än 479 miljoner år sedan och utgjorde över 50 % av alla beskrivna levande djur på jorden. Denna uråldriga härstamning uppvisar anmärkningsvärd mångfald när det gäller, men inte begränsat till, utveckling, beteende, social organisation och ekologi. Vissa studier har hävdat att värdinsekternas symbionter är viktiga bidragsgivare till insektsdiversifiering.
En ny studie tyder på att mikrober och växter kan ha gett insekter en evolutionär fördel genom att skicka gener till dem genom horisontella genöverföring. Horisontell genöverföring (HGT) är en viktig evolutionär kraft som formar prokaryota och eukaryota genom.
Studien rapporterar att mer än 1,400 218 gener över XNUMX insektsarter, inklusive fjärilar och nattfjärilar, härstammar från bakterier, virus, svampar och växter. Genom att göra det möjligt för insekter att förvärva fördelaktiga gener i parningsbeteende, näring, utveckling och miljöanpassning kan dessa gener ha varit avgörande för insekts evolution.
Seniorförfattaren Xing-Xing Shen, en evolutionsbiolog vid Zhejiang University i Hangzhou, Kina, sa: ”Tidigare studier har visat att HGT kan ha bidragit till insekternas biologiska mångfald, men ingen visste hur stor roll det spelar i denna process. Eftersom det finns många högkvalitativa insektsgenom tillgängliga för vår analys, tänkte jag att det nu är ett bra tillfälle att systematiskt undersöka hur utbredd HGT är hos insekter."
För denna studie samlade forskare 218 högkvalitativa insektsgenomprover som representerade 11 av 19 artrika insektsordningar. Med hjälp av data drog de fram ett evolutionärt träd och identifierade out-of-place gener som oftare finns i icke-djurs genom. De undersökte också de faktorer som bidrar till HGTs öde hos insekter.
Shen sa, "Det var HGT-evenemang överallt där vi tittade. Men vi vet inte om dessa överföringar av gener är fördelaktiga för insekterna, eller ens funktionerna för de flesta av dessa gener."
Jianhua Huang, som studerar insektsgenfunktioner vid Zhejiang University, sa: "Shen gick in på mitt kontor med en lista på mer än 1,400 XNUMX gener, och vi var tvungna att bestämma var vi skulle börja."
Forskare validerade funktionen hos den mest utbredda främmande genen utan kända funktioner hos insekter: LOC105383139. Denna gen introducerades horisontellt i nästan alla nattfjärilar och fjärilar från en donator i bakteriesläktet Listeria. Det betyder att denna gen har funnits kvar i genomet sedan tiden för nattfjärilar' och fjärilars gemensamma förfader för mer än 300 miljoner år sedan.
När de raderade denna uråldriga gen från diamantfjärilar fann de att de nattfjärilar som saknade denna gen inte kunde producera många livskraftiga ägg.
Huang säger, "Då fann vi att genen påverkar det manliga uppvaktningsbeteendet."
Forskare planerar vidare att fortsätta undersöka hur denna gen hjälper insekter att para sig mer effektivt och om den kan utnyttjas som ett skadedjursbekämpningsverktyg.
Tidskriftsreferens:
- Yang Li, Zhiguo Liu et al. HGT är utbrett hos insekter och bidrar till manlig uppvaktning hos lepidoptera. Cell, 2022; DOI: 10.1016 / j.cell.2022.06.014
