РАЩЕПЛЕНИЕ ГЕНОМА ЭНДОСИМБИОНТА ЦИКАД
Эндосимбионт — микроорганизм, живущий внутри другого организма (хозяина) и приносящий ему пользу.
Бактериом — специализированный орган некоторых насекомых, в котором находятся эндосимбиотические бактерии. Бактериом содержит специализированные клетки, называемые бактериоциты — клетки в которых присутствуют прокариотические эндосимбиотические организмы.
Внутри цикад в специальных органах бактериомах живут бактерии-эндосимбионты Sulcia muelleri (шульция) и Hodgkinia cicadicola (Ходжикиния). Они производят десять аминокислот, которые отсутствуют в растительном соке – любимом напитке цикад. Без этих микробов насекомым не выжить. Бактериям тоже не выжить вне хозяев – слишком много генов они утратили за миллионы лет уютного эндосимбиоза.
Но вот у пушистой южноамериканской цикады Tettigades undata Hodgkinia (ходжикиния) каким-то образом распалась на две версии – назовем их «ходж» и «киния» – со своим набором предковых генов у каждой. Только вместе эти две половинки некогда единого целого могут обеспечить цикаду аминокислотами, которые обычно производятся цельногеномной ходжкинией.
У одних видов цикад две версии бактерии, у других – три, четыре, шесть. У периодических цикад – не меньше 20: у 17-летних нашлось от 27 до 39 геномных колечек с разным набором генов, у 13-летних – от 26 до 42, но вполне может быть и больше.
Таким образом, каждая периодическая цикада представляет собой совокупность множества видов: собственно цикада, шульция и бог весть сколько версий ходжкинии – «ходжк», «оджки», «жкини», «иния», «ход», «джк», «кин», «ния», «хо», «дж», «ки», «ни», «я» и т. п.! Ни одна из этих версий не будет полезной сама по себе – цикаде нужен почти полный их комплект, чтобы получать нужные аминокислоты. И когда самки десятого выводка будут откладывать яйца, в каждое из них придется пихать как можно больше этих бактерий, чтобы повысить шансы на сборку необходимого комплекта. Это оборачивается не только лишними тратами энергии, но и дефицитом места для другого важного симбионта – шульции. И это при том, что ходжкинии производят всего две, а шульции – восемь из десяти недостающих цикаде аминокислот!
Из всех известных бактерий, состоящих в симбиозах с насекомыми, только ходжкиния расщепляется с таким патологическим энтузиазмом. Это может быть связано с относительно длительным жизненным циклом ее хозяев: чем дольше жизнь – тем выше вероятность редкого эволюционного события, такого как расщепление генома эндосимбионта. И в этом нет ничего хорошего для цикад. Вместо одной ходжкинии им приходится управляться с целым ворохом недоходжкиний, случайная утеря одной из которых может привести к коллапсу всей симбиотической системы. Со временем геном ходжкинии наверняка будет крошиться еще пуще, и это рано или поздно приведет к вымиранию периодических цикад.
https://batrachospermum.ru/2021/05/cicada-hodgkinia/