حشره سیکادا؛ همدست باکتری‌ها برای شکست قوانین تکامل

محققان دانشگاه مونتانا به کشف دیگری در سطح سلولی برای کمک به درک فرآیندهای اساسی حیات در سیاره‌مان دست یافتند. این یافته از باکتری‌های غیر‌معمولی که در بدن حشرات سیکادا زندگی می‌کنند به دست آمده است. این هم‌زیستی از زمانی شروع شد ‌که دایناسورها در حال جایگزینی در زمین بودند.

تکامل غیر طبیعی ژن در باکتری‌ها

در طی ۷۰میلیون سال گذشته این باکتری‌ها در اثر ایجاد سازگاری شدید با بدن حشرات، بین ۹۵ تا ۹۷ درصد از ژن‌هایشان را از دست دادند و در نتیجه کوچک‌ترین ژنوم شناخته‌شده را دارا هستند. در این فرآیند آن‌ها توانایی زندگی در بیرون از بدن سیکادها را از دست دادند.

مت کمپبل، دانشجوی کارشناسی ارشد UM، اظهار کرد:

جمعیت‌های هم‌زیست سیکادا بسیار متفاوت با سایر ارگانیسم‌های شناخته‌شده هستند.

بسیاری از حشرات با باکتری‌های سودمند هم‌زیستی دارند چون این ترکیب‌های باکتریایی برای حشرات بسیار حیاتی است زیرا آن‌ها فقط از یک نوع غذا استفاده می‌کنند. بنابراین مشخص است که برخی مواد مغذی ضروری را از دست می‌دهند. حشرات خون‌خوار و همچنین حشرات روی ساقهٔ گیاهان، شته‌ها، قارچ‌ها و سیکاد‌ها نیز اینگونه هستند.

تحقیقات UM نشان داده است که باکتری‌های هم‌زیست با سیکادها، اسیدهای آمینه و ویتامین‌های مورد نیاز آن‌ها را تولید می‌کنند که حشرات میزبان برای رشد و تکثیر به آن‌ها نیاز دارند. Piotr Lukasik، محقق پست‌دکترای UM، در طی سه فصل مطالعه بر روی یک سیکادا از آمریکای جنوبی، متوجه شد یک گونه از باکتری‌های آن در اثر هم‌زیستی به چندین نوع باکتری تکامل یافته است.

تکامل غیر طبیعی ژن در باکتری‌ها

Lukasik گفت:

در طی تکامل، هر باکتری جدید در ادامه بسیاری از ژن‌های خود را از دست داد و باعث ایجاد گونه‌های بسیار وابسته به یکدیگر شد، هر باکتری ژن‌های منحصربه‌فرد و ضروری خودش را دارد؛ بنابراین باید با یکدیگر همکاری کنند تا بتوانند اسیدهای‌آمینه و ویتامین‌های لازم برای میزبان را فراهم کنند.

گونه‌های مختلف سیکاد، واقع در شرق ایالات متحدهٔ آمریکا، حاوی ده‌ها گونهٔ کوچک از انواع در حال رشد این باکتری‌ها هستند. هر باکتری معمولاً دارای چندین ژن قابل شناسایی است که در میان بخش‌های سلولی مختلف در داخل یک سیکاد توزیع شده است.

Lukasik گفت:

سیکادها به عنوان یک طرف از رابطهٔ هم‌زیستی به جای تعامل با یک باکتری توانستند با ایجاد چندین گونهٔ جدید از آن باکتری و ایجاد چالش در بینشان، باعث تکامل باکتری‌ها به نفع خودشان (سیکادها) شوند تا از این طریق به جای بک منبع به چندین منبع غذایی دسترسی پیدا کند.

محققان بر این باورند که این تکامل باکتری به صورت تصادفی اتفاق ‌افتاده است و این موجودات میکروسکوپی باید در طول مسیر حیات میزبان با آن باقی بمانند، زیرا اکنون میزبان به آن‌ها برای زنده ماندن نیاز دارد.

او گفت:

در واقع سیکادها با طولانی‌ترین عمر بافعال‌ترین باکتری‌ها هم‌زیستی دارند.

درباره نویسنده