Гены, взятые во временное пользование на сотни миллионов лет, могут обеспечивать некоторым видам насекомых эволюционные преимущества.
К такому выводу пришли исследователи из Чжэцзянского университета (Китай) и Университета Вандербильта (США), изучившие геномы 218 видов насекомых. Исследование, опубликованные в журнале Cell, показало, что сотни генов были переданы современным насекомым в результате переноса генов из разных биологических царств - преимущественно от бактерий, а также растений, вирусов и других простейших организмов. Это последнее открытие из растущего числа исследований о том, как гены приносят эволюционную пользу видам, когда они переходят от организмов к организмам посредством горизонтального переноса генов (ГПГ).
Именно процесс ГПГ, по мнению соавтора работы, эволюционного биолога Ксинг-Ксинг Шена, позволил большому количеству генетической информации перейти от растений и микробов к насекомым. Шен считает, что это дало насекомым ряд характеристик, которые оптимальны для их выживания - от преимуществ в питании и росте до адаптации к окружающей среде. "Предыдущие исследования показали, что горизонтальный перенос генов мог способствовать биоразнообразию насекомых", - говорит Шен. "Но никто не знал, насколько большую роль он играет в этом процессе, и поскольку для нашего анализа было доступно большое количество высококачественных геномов насекомых, я подумал, что сейчас самое подходящее время для систематического изучения того, насколько распространен ГПГ у насекомых".
Исследователи изучили геномы представителей 11 богатых видами порядков насекомых, включая 68 Hymenoptera (к которым относятся муравьи, пчелы и осы), 62 Diptera (мухи), 39 Lepidoptera (бабочки и мотыльки), 19 Coleoptera (жуки) и Hemiptera (настоящие жуки), четыре Blattodea (тараканы), два Thysanoptera (трипсы), два Ephemeroptera (майские мухи), и по одному из порядков Orthoptera (кузнечики и сверчки), Phthiraptera (вши) и Siphonaptera (блохи).
Они обнаружили многочисленные случаи горизонтального переноса генов от бактерий, грибов, растений и вирусов. Шен и его коллеги выявили, что наибольшее число переносов генов (в среднем 16 генов на вид) было у бабочек и мотыльков. Источником большинства переносов были бактерии, хотя они обнаружили, что у некоторых видов, таких как тигровый комар (Aedes albopictus), они происходили из растений, а у муравьев (Nylanderia fulva) - от грибов.
"Везде, где мы искали, происходили события ГПГ, однако мы не понимаем, полезны ли эти переносы генов для насекомых и даже не знаем функций большинства этих генов", - объясняет Шен. Чтобы понять функции этих чужеродных сиквенсов, Шен и коллеги решили удалить один из них - ген LOC105383139, который был перенесен от листерий общему предку мотыльков и бабочек около 300 миллионов лет назад и неоднократно оказывался самым распространенным в исследованных геномах.
Исследователи удалили этот ген из ДНК капустной моли (Plutella xylostella) и обнаружили, что спаривающиеся пары, у которых ген был нокаутирован, давали меньше жизнеспособного потомства, чем те, у которых он не был изменен. "Затем мы обнаружили, что этот ген влияет на поведение самцов при ухаживании", - говорит Шен. "Этот ген был горизонтально привнесен почти во всех мотыльков и бабочек от донора из бактериального рода Listeria, и мы увидели, что мотыльки, лишенные этого гена, не способны производить достаточно много жизнеспособных яиц".
Учитывая, что капустная моль - известный вредитель овощных культур, авторы планируют изучить, может ли нокаутирование LOC105383139 быть полезным в борьбе с сельскохозяйственными вредителями.
