Bakteria w roli swatki

Co decyduje o doborze partnera? Atrakcyjność, zdolność do posiadania potomstwa, zdolność do wyżywienia rodziny - wymieni każdy. Odkrycie, że może o tym decydować żyjąca w organizmie bakteria nieco szokuje, ale to prawda. Co więcej, może ona sterować ewolucją organizmu gospodarza. Na szczęście nie dotyczy to człowieka, lecz muszki owocówki.

Ewolucję postrzegano dotychczas jako ewolucję osobników danego gatunku. W przypadku różnego rodzaju symbiozy, rozpatrywano rzecz jako niezależne ewolucje: na przykład ssaka i żyjącej w jego jelitach bakterii. Doświadczenie izraelskich naukowców z Wydziału Mikrobiologii Molekularnej i Biotechnologii na Tel Aviv University dowodzi, że przynajmniej w części wypadków ewolucję należy rozpatrywać jako zmianę całego środowiska, zwanego holobiontem. W tym przypadku zwierzę oraz bytujące wewnątrz udomowione bakterie ewoluują nie osobno, lecz razem.

Pierwsze doświadczenie, jakie przeprowadzili prof. Eugene Rosenberg, prof. Daniel Segel oraz doktorant Gil Sharon, było powtórzeniem eksperymentu, jaki już dwie dekady temu przeprowadzono na uniwersytecie w Yale. Populację muszek owocowych podzielono na dwie części: jedną karmiono cukrem słodowym, drugą skrobią. Z racji krótkiego życia muszki ewoluują dość szybko i rozdzielone populacje różnicują się szybko. Po roku eksperymentu, kiedy rozdzieloną populację połączono na nowo, zaobserwowano, że osobniki z dwóch subpopulacji nie chciały się ze sobą mieszać, na partnerów wybierając jedynie osobniki nawykłe do karmy tego samego rodzaju. Izraelscy naukowcy udowodnili ponadto, że na taką zmianę nie potrzeba aż roku, wystarczy nawet jedno lub dwa pokolenia.

Kto kim rządzi?

Drugi eksperyment miał na celu znalezienie - podejrzewanego już - mechanizmu tak szybkiej ewolucji. Podawanie muszkom razem z karmą zwykłego antybiotyku spowodowało, że wykształcenie odmiennych preferencji partnerskich w wyniku diety nie następowało. Aplikacja antybiotyku już po zróżnicowaniu populacji również znosiła podział. W kolejnych eksperymentach wyizolowano odpowiedzialną za taki stan rzeczy bakterię Lactobacillus plantarum - symbiotycznie żyjącą w układzie pokarmowym muszek. Ponowne zasiedlenie układu pokarmowego muszek bakteriami przywracało podział populacyjny.

Po dokładniejszych badaniach okazało się, że sprawa leży w poziomie wytwarzanych feromonów. Logicznym wnioskiem wysuniętym przez badaczy jest, że bakterie L. Plantarum potrafią regulować produkcję feromonów swoich gospodarzy, wpływając w ten sposób na ich preferencje seksualne, a pośrednio na przebieg ewolucji.

Bakterie mają krótszy cykl życiowy i ewoluują szybciej, niż większe organizmy. Wpływając na zachowanie gospodarza przyspieszają również jego ewolucję. To sprawia, że taki holobiont może ewoluować znacznie szybciej, niż wydawałoby się to możliwe.

Trudno na razie ocenić rozpowszechnienie takiego zjawiska, nie da się wszakże wykluczyć, że dotyczy ono również organizmów bardziej rozwiniętych niż muszki i może odgrywać istotną rolę w ewolucji. To stawia teorię ewolucji w nowym świetle i może oznaczać konieczność sformułowania jej nawet na nowo.

dobór partnerski muszka owocówka poziom feromonów Lactobacillus plantarum ewolucja holobiont Eugene Rosenberg Daniel Segel Gil Sharon Tel Aviv University