Antimuzhskaya mikrobák 2

"Heród király idejében visszatértek. Egy titokzatos járvány a férfiak életét veszi fel. A túlélő fiúk az anyukák szemében lányokká vagy félelmetes interszexekké alakulnak. A lányok fogamzás nélkül szülnek, és a házaspárokat a meddőség sújtja. "Úgy néz ki, mint egy őrült sci-fi író regényének kezdete, ugye? Azonban ez nem a fikció, hanem az események realisztikus újjáépítése, amelyek akkor is előfordulhatnak, ha az emberiség olyan fertőzést szed, amely már több százezer állatfajot érintett.

A wolbachia baktériumot először egy általános szúnyog petefészekben találták (Culex pipiens) 1924-ben. Azonban, hogy tanulmányozzák komolyan csak néhány évtizeddel később, amikor világossá vált, hogy ez volt az oka sok különböző patológiák fejlődése és reprodukálása az állatok. A Wolbachia a bogarak, bogarak, legyek, darazsak, szöcskék, lepkék, bolhák, pókok, atkák, rákok, férgek sejtjeiben található. A Wolbachia ismert "tulajdonosainak" köre folyamatosan növekszik: az újonnan fertőzött állatok új jelentései hetente jelennek meg.

Első alkalommal wolbachia a Culex nemzetségben található szúnyogok testében talált. Ezek a rovarok, amelyek táplálják az emlősök vérét, sok mikroorganizmust továbbíthatnak nekik - de nem volhbachia (a www.usgs.gov fotó)

Szerencsére nekünk volbahiya több mint 100 millió éves fennállása (így a szakértők becslése korához) nem volt képes alkalmazkodni az élet emlősök (bár a laboratóriumban élhet az emberi sejt kultúra). Amellett, hogy „eljárások hatását”, eleinte rovarok, pókok és férgek, aligha kiderült, hogy ugyanolyan hatékony, emlősök, az immunrendszer, amely sokkal tökéletesebb 1. Másrészt, a legközelebbi rokon volbahii, Rickettsia (eredetileg - rovarok parazita ) már „elsajátította” az a személy, mint élőhely. Az eredmény - egy tífuszjárvány és foltos láz ún.

Wolbachia soha nem cselekszik ilyen durván. Az áldozatait sokkal finomabbá és kifinomultabbá teszi, ügyesen manipulálja őket, saját önző célokat követve. A Wolbachia nem tud élni a gazdasejteken kívül, és "függőlegesen" továbbítódik - az anyától a gyermekeitől, átjutva a fertőzött nők tojásaira. A hím testébe belépő baktériumok halálra vannak ítélve, és nem hagyhatják utódaikat. A wolbachia férfiak felesleges ballasztok, és megszabadul tőlük, szelektíve megölve a férfi embriókat.

Végén a 90-es évek orosz tudósok azt találták, hogy a tojás által lefektetett kétpontos katicabogár lárvák kikelése gyakran csak a fele a tojásokat, amelyek mind kikelt rovarok - a nőstények. A még megmaradt tojás, amely a meg nem született "Isten kormányzása" halandó maradványait tartalmazza, azonnal felemésztik a nővéreiket. Bebizonyosodott, hogy a halál oka a férfi csíra - a baktérium volbahiya, de még mindig nem tudjuk pontosan, hogyan megöli őket, és hogyan lehet megkülönböztetni a férfiakat a nőktől.

Wolbachia öngyilkosság áldozata, vagy androide. a katicabogarak, néhány lepkék, a legyek és a hangyák mellett. Néha ez a rovarok természetes populációiban a nők éles túlsúlyához vezet. Így az afrikai lepkékben, a wolbachia fertőzött struccok, egy férfi 100 vagy akár 200 nőre esik. Meglepő, hogy egy ilyen katasztrofális csökkenés a férfi populációban nem vezet a faj kipusztulásához. Kiderül, hogy nagyon kevés hím elég gyakran ahhoz, hogy túlélje a lakosságot.

Néha mész volbahii kezeli mind férfiak kivétel nélkül, és még ez nem vezet a kihalás a tulajdonosok, mert a nőstények engedelmeskedve titokzatos „Order” volbahii kezdenek szaporodni parthenogenetikus - műtrágyázás nélkül ( „parthenogenetikus” görögül „devorozhdenny”). Néhány faj darazsak, akinek fertőzés volbahiey normatív jellegű, teljesen elvesztette a képességét, hogy normális szexuális szaporodás, és nem jön vissza, akkor is, ha azokat gyógyítható tetraciklin.

Még finomabb a wolbachia néhány szárazföldi rákkal - mochrits. A mokritsah-ban élő wolbachia sokfélesége megtanulta, hogy a genetikai férfiakat nőivé válik. A férfi hím egy speciális mirigy, amely kiválasztja az androgén hormont. Ennek a hormonnak a jelenlététől vagy hiányától függ attól, hogy az embrió fejlődése melyik útra fog menni - férfi vagy nő. A Wolbachia az állatok fejlődésének korai stádiumában elnyomja az androgén mirigy munkáját, aminek következtében a nőstény embrió a férfi kromoszómakészletből fejlődik ki. Kromoszómák benne maradnak hímek! A "hamis nő" utóda 100% -ban ugyanazokból a "hamis nőkből" áll. Ha egy fiatal "hamis nőt" táplálnak a tetraciklinnel, akkor interszkává változik - egy állat, amely hím és nő tulajdonságokkal rendelkezik. Ha azonban a felnőtt "hamis nőstény" meggyógyul, továbbra is nőstény, de csak férfiakat termel.

Legközelebbi rokonok
A Wolbachia legközelebbi hozzátartozói az intracelluláris paraziták, amelyek nem tudnak túl hosszú ideig élni a gazdaállat sejtjein kívül. Amellett, hogy számos rickettsia. tífuszot és foltos lázot okozva egy személyben, ez a baktériumcsoport (az úgynevezett rickettsia) magában foglalja az anaplaszt és az erlichia-t. Anaplasm - a szarvasmarhák halálos betegségének kórokozója - anaplasmatosis. Az anaplazma hordozói kullancsok. Ez a baktérium a tehenek vörösvértestében él, súlyos vérszegénységet okoz, gyakran az állatok halálához vezet. Az Ehrlichia is az atkák, és a kérődzők és kutyák veszélyes betegségeit okozza: vérszegénység és kardiális ödéma (perikardiális ödéma). Sok rickettsievye, mint a volhbachia, T4SS-t (módosított reprodukciós készüléket) használ a gazdasejtek különböző anyagok - szabályozók bevitelére.

A wolbachia számos fajtája még ravaszabb. A baktériumok előnyösek a fertőzött nők számára, hogy több utódot hozzanak létre, mint az egészségeseket. Wolbachia megtanulta, hogy növelje a beteg nők termőképességét, és szinte steril módon megfertőzze a fertőzötteket. Az első feladat viszonylag egyszerű, de hogyan befolyásolhatja a baktériumok azoknak a nőstényeknek a termékenységét, amelyek nem fertőznek meg? Kiderült, hogy a baktérium fertőzött hímként használja. Az egészséges nőstények tojása fertőzött hím spermájával megtermékenyített; Azonban ugyanaz a férfi sikeresen megtermékenyítheti a fertőzött nőket, és utódaik (természetesen fertőzöttek is) teljesen életképesek lesznek.

Ez a jelenség, a "citoplazmatikus összeférhetetlenség" 2 - a wolbachia egyik legérdekesebb rejtelme. Micsoda manipuláció ezt mikroba a sperma fertőzött férfiak, hogy nem képesek megtermékenyíteni egy tojás egészséges, de teljesen megtartják képes megtermékenyíteni a tojás fertőzött? A probléma összetettségét tovább súlyosbítja az a tény, hogy a wolbachia nem tud behatolni a spermiumba - ez túl kicsi ahhoz.

A Trichogram (a darázs parazita parányi szülője) tojásainak világos pontja a Wolbachias sejtje. A legtöbbjük a tojás végén felhalmozódott, melynek célja a reproduktív szervek kifejlesztése (fénykép a www.nsf.gov weboldalról)

Ez a kirakós még nem megoldott vége előtt azonban azt találták, hogy a „citoplazma inkompatibilitás” az eredménye az összehangolt fellépés a baktériumok a tojást, és az, hogy él a hím ivarmirigyek. Volbahii él a herében a férfi bevezetjük érlelés spermiumok néhány anyag (valószínűleg fehérje), amely csatlakozik a kromoszómák a sperma és a „zsákmány” őket. Ugyanakkor ez szolgál egyfajta címke - „jellel” az volbahy tojást. Ha van egy fúzió a sperma és a petesejt (megtermékenyítés), „label” viselkedés sérti az apai kromoszómák, nem teszi lehetővé számukra, hogy egyesítse a szülő és kezdődik következetesen megosztani velük. Nem sokkal azután, apja kromoszómák törni, ami szinte mindig halálhoz vezet az embrió 3. Ez az eset áll fenn, ha a tojást nem volbahii. Ha ez megvan, kiválasztódó fehérjék rohanás a támogatás „ítélve” apai kromoszómák, és mentse őket a pusztulástól. „Tag” inaktivált vagy törölt kromoszóma viselkedés normalizált és megtermékenyített petesejt alakul életképes embrió (természetesen fertőzött volbahiey).

A legcsodálatosabb dolog, hogy volbahii talált tojás, kevés kivételtől eltekintve megmenteni a pusztulástól csak azok kromoszómák már jelzett azonos baktériumfaj (és sok száz fajta volbahii ismert). Hogyan különbözteti meg a "saját" jelét az "idegenektől"? Volhbachia továbbra is rejtély marad. Azonban ez a Wolbachia "értelmezhetősége", amelyet a férfi kromoszómák megmentésében mutat be, nagy gyakorlati jelentőségű. Köszönet illeti volhbachia számára, hogy képes legyen kezelni nemcsak a tulajdonosok reprodukcióját és fejlődését, hanem fejlődésüket is!

Ez a hatás, a legváratlanabb és legátfogóbb következményekkel járó hatása, és a tudósok számára, akik megértik a probléma lényegét, a misztikus horrorhoz közeli érzést "fertőző speciációnak" nevezték. Képzeld el, hogy egy állatfaj egy része fertőzött egy wolbachia fajta, a másik pedig egy másik fajtával. Ha mindkét típusú baktérium "citoplazmatikus összeférhetetlenséget" okoz, akkor ez elkerülhetetlenül ahhoz a tényhez vezet, hogy ezt a fajot erőszakosan két félre osztják fel, és nem képesek egymás között egymásba ölni. Valójában ez azt jelenti, hogy az eredeti nézetet két részre osztjuk. Az evolúciós folyamat legnagyobb misztériuma befejeződik - a "speciációs aktus". Nem Isten akaratából ered, és nem a klasszikus evolúciós elmélet törvényei szerint, nem pedig a természetes szelekció eredményeként, hanem bizonyos baktériumok "szeszélyének".

Az ellenségünk barátjaA kijelentés, hogy a wolbachia nem élhet az emberi testben, és ezért nem veszélyes számunkra, nem teljesen pontos. A Wolbachia nem élhet közvetlenül a testünk sejtjeiben, hanem a parazita férgek - a filaria - sejtjeiben él, amelyek az emlősök, köztük az emberek szöveteiben élhetnek. A filariák sok veszélyes betegséget okoznak az embereknek - a filariázis. A férgek befolyásolják a bőr alatti zsírt, a belső szerveket (beleértve a szíveket is), a szemeket. Egyes filariák az úgynevezett elefantiázist okozzák - a cellulóz túlzott növekedése, ezért a kar vagy a láb indokolatlanul felfújt. A filariázis néhány jellemzőjét és tüneteit nem a maguk féregjei, hanem a féreg szövetében élő wolbachia létfontosságú tevékenységei határozzák meg. A filariák hordozói rovarok. Lehetséges, hogy rovaroktól kezdve ezek a parazita férgek (kb. 100 millió évvel ezelőtt) "fertőzöttek" lettek wolbachia-val. De a wolbachia és a filaria közötti kapcsolat teljesen más, mint a rovaroké. A féreg és a baktérium között teljes szeretet és kölcsönös megértés jött létre. Wolbachia a filaria hasznos élettársa (szimbiontusa) lett. A férgek "keményedtek" a wolbachiából, szenvednek nagyban: termőképességük jelentősen csökken, a halandóság pedig nő. Amikor ezt a tényt felfedezték, a tudósok és az orvosok nagy reményekkel töltöttek be. Talán lehet majd gyógyítani egy filariázisos embert, miután "wolbachia-ból" meggyógyította a filariáját? Végül is, a wolbachia sokkal könnyebb, mint maga a féreg (a kerek férgek, amelyekhez a filáriumok tartoznak, megkülönböztetőek a különféle kémiai ellenállásukkal szemben). Sajnos ezek a remények csak részben igazoltak. A wolbachia tetraciklin általi megsemmisítése csökkenti a parazita férgek számát és termékenységét, de mégsem vezet a teljes megsemmisítéshez.

Mennyire reális ez a forgatókönyv? Van-e "fertőző speciáció" a természetben, és ha igen, milyen gyakran? Ismeretlen. Ugyanakkor Észak-Amerikában már felfedezték forma tücskök, nem képesek szaporodni egymással, ami azonban kúra után tetraciklin kezelés hirtelen teljesen kompatibilis, és elkezd élni az egészséges és a hibrid utódok.

Mint minden baktérium, volbahii genom egy egyetlen kromoszóma - cirkuláris DNS-molekulák, bizonyos részei, amelyek gének mikróba (kép biology.plosjournals.org helyén)

Az orosz tudósok egy csoportja, akit IA Zakharov professzor (az Orosz Tudományos Akadémia Általános Genetika Intézete) vezetett, több éve próbál megoldani a wolbachia rejtélyét. A legfrissebb adatok szerint a volhbachia genomjában több tucat gént lehet azonosítani - a legvalószínűbb jelöltek a gazdák életének szabályozóinak szerepére.

A DNS-szekvencia dekódolása. Minden szalag egy bizonyos típusú nukleotidnak felel meg (image from news.bbc.co.uk)

Azt találtuk, hogy a baktérium befecskendez szabályozó fehérjék citoplazmájában gazdasejtek, amelyek zavarják a működését úgynevezett citoszkeleton - mozgásszervi készülék a sejt, amelyből függ, különösen a viselkedését kromoszómák a sejtosztódás során. "Wolbachia" injekcióit speciális eszközzel - az úgynevezett 4. típusú titerterendszerrel (T4SS) végezzük. Ez a készülék nem hasonlít. módosított reproduktív rendszer. A hagyományos baktériumok ezt az eszközt használják arra, hogy DNS-jüket injektálják a rokonok sejtjeibe az ún. Konjugáció alatt - bakteriális "szexuális aktusban". Ha lépjen vissza egy kicsit a szigorúan biológiai értelemben azt mondhatjuk, hogy volbahiya teszi a sejtek gazdáiknak közösülés, hanem az örökítő anyagot vezet be őket a különböző kombinációi szabályozó fehérjék.

Az IA Zakharov kutatói szerint a wolbachia minden titka végső megoldására több évig tart. A közbenső kutatások gyakorlati alkalmazása azonban most kezdődik. Különösen a wolbachia használatát fejlesztik a rovarok számának és termékenységének szabályozására: mind károsak, mind hasznosak.

1. között a megnyugtató tény tudható be az a tény, hogy a fertőzött állat volbahiey viszonylag könnyű gyógyítani - volbahiya nagyon érzékeny az antibiotikumokra, különösen a tetraciklin.

2 Ennek a hatásnak a nevét még akkor adták meg, mielőtt megállapítanák, hogy oka wolbachia. Megfigyelték, hogy egyes férfi szúnyogok reproduktív módon összeférhetetlenek néhány nőstényvel. Megállapították, hogy az inkompatibilitás öröklődik az anyai vonalon; ez arra a következtetésre jutott, hogy a meghatározója az ingatlan nem szerepel az kromoszómák és nem a sejtmagban és a citoplazmában (mert a megtermékenyített petesejt válik atommag és kromoszóma mindkét szülőtől, és a citoplazma - szinte kizárólag az anya). „Volbahievy boom” a mikrobiológia kezdődött, miután felfedezte a kapcsolatot „citoplazma inkompatibilitás” a baktériumok jelenléte a tojás volbahii.

3 A megtermékenyített tojás, amelyből az embrió a legtöbb állatban és növényben fejlődik, kettős kromoszóma-készletet tartalmaz, amelynek fele az anyából származik, fele az apa. A nem fertőzött tojás, mint a spermium, egyetlen kromoszómakészletével rendelkezik. Az apai kromoszómák halála megtermékenyített tojásban azt eredményezi, hogy a tojás ismét meg nem engedett. A legtöbb esetben az embrió nem alakul ki ilyen tojásból. Kivételt képeznek az állatok, például a darazsak, a méhek és a hangyák, amelyekben hímek (trójaiak) általában nem fertőzött tojásokból származnak. Ebben az esetben a wolbachia "erőfeszítései" némileg váratlan eredményhez vezetnek: az utódok nem halnak meg, de 100% -ban hím. A fertőzött hímek számának növekedése nyilvánvalóan nem kedvez a baktériumoknak. Ez az egyik olyan eset, amikor Wolbachia "figyelmen kívül hagyta".