شته‌ها ژن‌های باکتریایی را برای بازی میزبان دریافت کردند

بیشتر شته ها میزبان باکتری های متقابل، Buchnera aphidicola هستند که در داخل سلول های تخصصی به نام باکتریوسیت زندگی می کنند. بوچنرا برای سلامت شته‌ها حیاتی است زیرا اسیدهای آمینه ضروری را که در رژیم غذایی آن کمیاب هستند، فراهم می‌کنند. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که توانایی شته‌ها برای میزبانی بوچنرا به ژن‌هایی بستگی دارد که از گونه‌های دیگری از باکتری‌ها از طریق انتقال ژن جانبی (LGT) به دست آورده‌اند.

Atsushi Nakabachi از مؤسسه RIKEN ژاپن به همراه همکارانش قبلاً دو خوشه از توالی mRNA را از باکتریوسیت شته نخودی Acyrthosiphon pisum کشف کرده بودند که در ژنوم شته ها رمزگذاری شده بودند، اما شبیه به ژن های باکتریایی بودند.نارو نیکو از دانشگاه باز ژاپن و ناکاباچی این توالی ها را به طور کامل برای تجزیه و تحلیل دقیق تر تعیین کردند و از آزمایش های کمی RT-PCR در زمان واقعی برای بررسی سطح بیان ژن ها در باکتریوسیت های شته استفاده کردند.

شواهد به LGT از باکتری تا شته اشاره می کند. درختان خانوادگی ژنتیکی نشان می‌دهند که یکی از ژن‌ها از یک باکتری نزدیک به Wolbachia، یک میکروب همزیست ارثی رایج، که نسبت زیادی از حشرات را آلوده می‌کند، آمده است. سویه شته مورد استفاده برای این مطالعه عاری از Wolbachia و سایر باکتری های نزدیک به هم است، اما ژن منتقل شده می تواند باقیمانده عفونت در گذشته های دور باشد. شواهد نشان می‌دهد که شته‌ها از این ژن‌های اکتسابی برای میزبانی بوچنرا استفاده می‌کنند که بسیاری از ژن‌هایی را که به نظر می‌رسد برای حیات باکتری‌ها ضروری هستند از دست داده است. ارتباط بین شته ها و بوچنرا بیش از 100 میلیون سال قدمت دارد و به گونه ای تکامل یافته است که امروزه نه باکتری و نه میزبان نمی توانند بدون دیگری تولید مثل کنند.

ناکاباچی می‌گوید: «موارد ارائه‌شده در اینجا از این جهت که این ژن‌های باکتریایی انتقال‌یافته نه تنها عملکرد خود را حفظ می‌کنند، بلکه در باکتریوسیت‌هایی که تمایز یافته‌اند به‌شدت بیان می‌شوند تا بوچنرا که فاقد چنین ژن‌هایی هستند را در خود جای دهد.».

LGT (که به عنوان انتقال افقی ژن نیز شناخته می شود) زمانی اتفاق می افتد که مواد ژنتیکی از یک موجود زنده راه خود را به ارگانیسم دیگری غیر از فرزندانش پیدا کند. مهندسی ژنتیک به طور عمدی از LGT استفاده می کند، اما شواهد فزاینده ای وجود دارد که LGT در بسیاری از موجودات (معمولاً بین موجودات تک سلولی) به طور طبیعی رخ داده است. این باعث تغییر عمده ای در نحوه نگاه زیست شناسان به درختان خانوادگی ژنتیکی شده است.