Вольбахии

Вольбахии[2] (лат. Wolbachia) — род грамотрицательных плеоморфных бактерий из семейства Ehrlichiaceae[1] класса альфа-протобактерий, облигатные внутриклеточные симбионты членистоногих и нематод-филярий. Обнаружены впервые в 1924 году у обыкновенного комара Маршаллом Хертигом и Симеоном Буртом Вольбахом. Формальное описание было опубликовано в 1936 году Хертигом, который назвал новый род в честь своего коллеги. Типовой и условно единственный вид — Wolbachia pipientis. По мнению ряда систематиков Wolbachia melophagi принадлежит другой ветви протеобактерий (порядок Rhizobiales) и должна быть исключены из состава рода.

Вольбахии
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Класс:
Альфа-протеобактерии
Порядок:
Rickettsiales
Семейство:
Ehrlichiaceae
Род:
Вольбахии
Международное научное название
Wolbachia Hertig 1936
Виды[1]
  • Wolbachia melophagi
    (Nöller 1917) Philip 1956
  • Wolbachia pipientis
    Hertig 1936    typus

Систематика
в Викивидах
Изображения
на Викискладе
ITIS  958403
NCBI  953
EOL  98247

Биологические свойства

Вольбахии обладают грамотрицательным морфотипом, то есть окружены двумя билипидными мембранами и потому не окрашиваются по Граму. Для вольбахий описано три крайних типа формы клетки: малые палочки (0,5—1,3 мкм в длину), коккоиды (0,25—1 мкм) и крупные палочки (1—1,8 мкм в диаметре). Размножаются внутри клеток членистоногих и нематод. На питательных средах не культивируются, однако культивирование на клеточных линиях насекомых оказалось успешным.

Патогенность

Бактериями рода Wolbachia инфицировано по некоторым оценкам около 20 % всех видов насекомых[3], а также многие виды других групп членистоногих и филярий[4]. Основные эффекты, индуцируемые вольбахиями:

  • Андроцид — дегенерация эмбрионов мужского пола некоторых жуков, бабочек и мух[5][6][7].
  • Партеногенез — изменение хода развития яиц у некоторых наездников, приводящее к появлению в потомстве исключительно самок. Механизм действия таких линий вольбахий основан на остановке первого митотического деления гаплоидной (то есть неоплодотворённой) зиготы после метафазы. В результате происходит удвоение хромосом и формируется женский диплоидный эмбрион, а не мужской гаплоидный[8].
  • Феминизация — процесс превращения самцов некоторых чешуекрылых и мокриц в самок путём ингибирования развития андрогенной железы и выработки андрогена, а также подавления действия андрогена на клетки-мишени[9][10][11]. Помимо этого у бактерии есть и вторая феминизирующая особенность: после искусственной пересадки вольбахий самцы-реципиенты приобретают фенотип интерсексов, что связано с действием бактерий на уже развитую андрогенную железу.
  • Цитоплазматическая несовместимость— проявляется в быстрой дегенерации эмбрионов, полученных путём оплодотворения яйцеклеток инфицированным самцом[12]. Цитоплазматическая несовместимость является самым распространённым эффектом, вызываемым вольбахией, и бывает односторонней и двусторонней. Односторонняя наблюдается при скрещивании заражённых самцов и незаражённых самок — происходит полное или частичное разрушение мужского хромосомного набора после оплодотворения. Двусторонняя несовместимость наблюдается, если самка и самец инфицированы различными штаммами вольбахии, при этом наблюдается почти полная репродуктивная изоляция. Однако если самка заражена тем же самым штаммом вольбахии, что и самец, отцовские хромосомы не разрушаются, и из яйца развивается нормальная заражённая особь.

Положительное действие на хозяина

Помимо вреда, вольбахии приносит своим хозяевам и пользу. После излечения от бактерий отмечается снижение плодовитости и приспособленности некоторых насекомых[13][14]. Бактерии рода Wolbachia также необходимы для нормальной жизнедеятельности филярий[15], в связи с чем идут поиски метода излечения филяриозов путём уничтожения симбиотических Wolbachia[16].

Встраивание генов Wolbachia в геном её хозяина

Недавно было доказано проникновение генов вольбахии в геном её хозяев у нескольких видов филярий и насекомых. В геноме Drosophila ananassae обнаружен почти полный геном вольбахии (> 1 млн пар оснований), в геноме других видов хозяев — его фрагменты (от примерно трети генома до коротких фрагментов в 500 пар оснований). Для жука Callosobruchus chinensis, хромосома которого содержит большой фрагмент генома вольбахии, показано, что гены вольбахии транскрипционно не активны, большинство из них превратились в псевдогены. По предположению изучавших это явление учёных[17], оно происходит во время репарации ДНК хозяина, гены вольбахии случайно попадают в ядро и по ошибке сшиваются с геномом клетки репаративными ферментами.

Паразиты

На вольбахии паразитирует вирус Wolbachia phage WO[18].

Примечания
  1. Genus Wolbachia : [англ.] // LPSN. — Leibniz Institute DSMZ. (Дата обращения: 29 января 2021).
  2. Журавлёв А. Ю. Парнокопытные киты, четырёхкрылые динозавры, бегающие черви… — М. : Ломоносовъ, 2015. — С. 187. — 288 с. — (ЛУЧ). — ISBN 978-5-91678-260-8.
  3. Taxonomic status of the intracellular bacterium Wolbachia pipientis — Lo et al. 57 (3): 654 — International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (недоступная ссылка). Дата обращения: 8 августа 2008. Архивировано 18 июня 2008 года.
  4. Wolbachia bacteria of filarial nematodes. [Parasitol Today. 1999] — PubMed result
  5. Захаров И. А., Горячева И. И., Шайкевич Е. В. и др. Wolbachia, новый бактериальный агент, вызывающий изменение соотношения полов у двуточечной божьей коровки Adalia bipunctata L. // Генетика. 2000. Т. 36. № 4. — С. 482—486.
  6. Jiggins F.M., Hurst G.D.D., Majerus M.E.N. Sex ratio distortion in Acraea encedon is caused by a male-killing bacterium // Heredity. 1998. V. 81. — P. 87—91.
  7. Hurst G.D., Johnson A.P., Schulenburg J.H., Fuyama Y. Male-killing Wolbachia in Drosophila: a temperature-sensitive trait with a threshold bacterial density // Genetics. 2000. V. 156. — P. 699—709.
  8. Stouthamer R., Kazmer D.J. Cytogenetics of microbe-associated parthenogenesis and its consequences for gene flow in Trichogramma wasps // Heredity. 1994. V. 73. P. 317—327.
  9. LeGrand J.-J., LeGrand-Hamelin E., Juchault P. Sex determination in Crustacea // Biol. Rev. 1987. V. 62. P. 439-470.
  10. Juchault P., Rigaud T., Mocquard J.P. Evolution of sex-determining mechanisms in a wild population of Armadillidium vulgare: competition between two feminizing parasitic sex factors // Heredity. 1992. V. 69. — P. 382—390.
  11. Горячева. Бактерии рода Wolbachia
  12. Bressac C., Rousset F. The reproductive incompatibility system in Drosophila simulans: Dapi-staining analysis of the Wolbachia symbionts in sperm cysts // J. Invert. Pathol. 1993. V. 61. P. 226—230.
  13. Girin C., Bouletreau M. Microorganism-associated variation in host infestation efficiency in a parasitoid wasp Trichogramma bourarachae // Experientia. — 1995. — Vol. 52. — P. 398—402.
  14. Hariri A. R., Werren J. H., Wilkinson G. S. Distribution and reproductive effects of Wolbachia in stalk-eyed flies (Diptera: Diopsidae) // Heredity. — 1998. — Vol. 81. — P. 254—260.
  15. Chirgwin S. R., Coleman S. U., Porthouse K. H. et al. Removal of Wolbachia from Brugia pahangi is closely linked to worm death and fecundity but does not result in altered lymphatic lesion formation in Mongolian gerbils (Meriones unguiculatus) // Infect. Immun. — 2003. — Vol. 71, no. 12. — P. 6986—6994.
  16. Мальцева Б. М. Симбиотическая система — филярии и бактерия Wolbachia: эволюция системы, патогенез и лечение филяриатозов // Ветеринария. 2004. № 1. — С. 34—38.
  17. Julie C. Dunning Hotopp et al. Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes/ Science, 2007:Vol. 317. no. 5845, pp. 1753—1756.
  18. Virus carrying DNA of black widow spider toxin discovered (англ.) (11 октября 2016). Дата обращения: 21 декабря 2016.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.