Кои са онези „приятелски“ микроби, които помагат на бръмбарите да бъдат здрави

Насекомите имат свой собствен набор от приятелски микроби, които им помагат да бъдат здрави, точно както и ние. Но вместо просто да се уголемяват като нас, разумните гръбначни, насекомите се подлагат на екстремни деформации на тялото, за да преминат в по-старите етапи от живота си

Както може да се очаква, тези промени в живота усложняват условията на живот на микробите, съобщава БГНЕС.

Този сложен процес може напълно да деформира и драстично да измести органите и другите тъкани, така че всички микроби, които пътуват, вероятно няма да оцелеят.

Еволюционният еколог Ребека Янке от Университета „Йоханес Гутенберг“ в Майнц и нейните колеги разгледаха отблизо този трансформационен процес при тъмния бръмбар Lagria villosa, за да разберат какво се случва с малките им помощници по време на тези сътресения.

Макар че в микробиома на тъмносините бръмбари има много симбиотични видове, те разчитат особено много на бактериите Burkholderia за успешното си размножаване.

Яйцата и ларвите на бръмбарите са уязвими към инфекции, но Burkholderia, която женските бръмбари изпускат от жлези в близост до яйчниците си върху яйцата, предпазва потомството им, като произвежда поликетидни химикали, които имат антимикробни свойства.

В резултат на това един конкретен щам на Burkholderia, B. gladioli или Lv-StB, дотолкова е свикнал да живее комфортно в бръмбара, че е загубил способността си да се движи по собствена воля: Неговите гени и клетъчни структури за придвижване са почти напълно изгубени, така че той е зависим от бръмбарите и за собственото си оцеляване.

Янке и екипът проследяват какво се е случило с микробите с помощта на флуоресцентни маркери и микроКТ-сканиране, както и на проби от ДНК на бактериите.

След като бръмбарите майки покрият яйцата си със съдържащата бактерии жлезиста слуз, микробите прекарват около шест дни, изложени на повърхността на яйцата, борейки се с паразитни бактерии и гладни гъбички.

След като малките бръмбари се излюпят, бактериите се събират в три дълбоки долни гънки на гърба във външната кутикула на ларвата, подобно на задните джобове. Тези гънки не само осигуряват защита на симбиотите, но и съдържат жлезисти клетки, които вероятно помагат за подхранването на бактериите със секрети.

Но дори и тези джобове се набръчкват по време на екстремната метаморфоза. Все пак те позволяват на някои от бактериите да излязат на повърхността, този път върху какавидите, готови да се насочат към репродуктивните органи на възрастния бръмбар.
Изследователите не откриват никакви B. gladioli в червата на какавидите, така че придвижването до жлезите на техните гостоприемници явно не става по вътрешни пътища.
Затова изследователите поставят върху развиващите се какавиди миниатюрни флуоресцентни топчета от полистирен с размерите на симбионт. Повечето мъниста се озовават около върха на коремчетата на бръмбарите, когато те се появяват като възрастни, след като корпусите им случайно се разцепват точно там, където са задните им джобове.

„Като модифицират уникалните „джобове“ на гърба си, бръмбарите от Лагрия успяват да запазят защитните си симбионти и да улеснят преместването им по време на какавидирането в новоразвитите органи на възрастните“, казва еволюционният еколог Лаура Флорес от Университета в Копенхаген.

Последният етап от пътуването на бактериите до жлезите на възрастните все още остава загадка, а по-голямата част от този процес се случва само при женските бръмбари. Мъжките започват да губят бактерии още от стадия на какавидата – задните им джобове са много по-малки и плитки, а мъжките възрастни нямат симбионти.

„В стадия на възрастните основната цел на симбиотичните органи изглежда е да позволят успешното им предаване върху стадия на яйцето и на следващото поколение“, обяснява Флорес. „Тъй като само женските снасят яйца, мъжките възрастни нямат нужда да носят тези потенциално скъпоструващи симбионти и са задънена улица за бактериите.“
При социалните насекоми като мравките, ако индивидите загубят някои от микробните си спътници, те могат да бъдат заселени отново от други в групата; новите резултати от изследването дават пример как самотните насекоми избягват тази потенциална загуба по време на най-уязвимите си жизнени стадии.

„Тези открития показват, че екологичното значение на симбионтите вероятно е довело до еволюцията на специализирани структури в гостоприемника, които да приютяват и поддържат бактериите по време на метаморфозата“, заключават в статията си Янке и нейните колеги.

По публикацията работи: Силвана Димитрова