חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

7.10.14

התמיינות של חיידקי Hodgkinia סימביונטיים בציקדה


צורה חדשה ומיוחדת של היווצרות מינים חדשים שלא מקנה להם יתרון הישרדותי 


חיידקי Candidatus Hodgkinia cicadicola, המשתייכים לאלפא-פרוטאובקטריה, הם חיידקים טפילים החיים בתוך תאים של מינים שונים של ציקדות (ממחלקת החרקים). התוספת Candidatus לפני השם הלטיני מציינת שלא ניתן לגדלם בתנאי מעבדה. 

לחיידק יש גנום קטן מאוד (רק הגנומים של החיידקים Mycoplasma genitalium ו-Tremblaya princeps קטנים יותר)  - 144 אלף נוקליאוטידים המקודדים יצירת 189 חלבונים. יש בהם חריגה מהקוד הגנטי האוניברסלי: הקודון UGA, שהוא קודון סיום במרבית החיידקים (והיצורים האחרים), מקודד בחיידק זה הצבת חומצת האמינו טריפטופן (כמו שקורה גם במיקופלסמה, במיטוכונדריונים, ובמעט חיידקים אחרים). 

הציקדות לא יכולות לחיות ללא חיידקי Hodgkinia, משום שהחיידקים  מספקים לציקדה את חומצת האמינו מֶתיונין ואת הוויטמין B12 שהן אינן מייצרות ואינן מקבלות ממזונן. 

החוקרים ג'יימס ון-לאובן (Van Leuven) וג'ון מק-קוטצ'און (McCutcheon) מאוניברסיטת מונטנה חקרו את הציקדה Tettigades undata, שמקורה בדרום אמריקה, והחיידקים הסימביונטים שלה. בבדיקה הראשונית שעשו, מצאו החוקרים שבציקדה מתאכסנים לכאורה שני מיני חיידקים, Sulcia muelleri ו-Hodgkinia. בעקבות ריצוף הגנום של ה- Hodgkinia מצאו החוקרים שבציקדה מתאכסנים שני מינים שונים של Hodgkinia, מינים חדשים למדע. כל אחד משני מיני ה-Hodgkinia איבד חלק מהגנים שהיו במין המקורי, אבל גנים אחרים, ולכן הם גם שונים אחד מהשני וגם משלימים (כמעט לגמרי) אחד את השני. שני המינים לא יכולים לחיות אחד בלי השני. ההוכחה שמדובר בחיידקים שונים ולא בחיידק יחיד  עם שני גנומים מוצגת בתמונה המצורפת. הם סימנו גלאים מתאימים שמאפיינים כל אחד משני הגנומים – כל אחד בצבע זוהר אחר - ובדקו זאת על אוכלוסיית חיידקים שבודדה מתוך הציקדה. לכל חיידק נספח רק צבע זוהר אחר. חיידקי ה- Hodgkinia נצבעו או בכחול או בצהוב  - ואף פעם לא בשניהם (חיידקי ה- Sulciaנצבעו בירוק והתאים או חלקי התאים של הציקדה עצמה – בסגול). 


Two Hodgkinia species (blue and yellow) in a cicada. Credit: Van Leuven et al, 2014.
שני מיני Hodgkinia (כחול וצהוב) בציקדה
צילום: Van Leuven et al, 2014. מכאן

על סמך ההבדלים בין הגנומים חושבים החוקרים שההתפצלות של החיידקים חלה לפני כחמישה מיליון שנה, וכי החיידק המקורי ממשיך לחיות ולהתקיים, בהרכבו הגנטי המלא, במיני ציקדות אחרים. המנגנון שבו התרחש הפיצול אינו ברור, וייתכן שנובע מכך שלעתים יש יותר מגנום אחד בתאי החיידקים ושמוטציות ואובדן גנים באחד ההעתקים אינן משפיעות על החיידק. כתוצאה מחלוקה אקראית ותנודות סטטיסטיות נוצרו שני מיני החיידקים השונים – אך הם תלויים אחד בשני מבחינה מטבולית. 

מדובר, אם כן, בהתמיינות אקראית שאינה תורמת לשרידות של החיידקים. ואם הם יורחקו משכניהם, הוא לא ישרדו. 

להרחבה
תקציר המאמר המקורי

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה