• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Genom mrówek grzybiarek zdradza sekrety wpływu symbiozy na ewolucję

    21.02.2011. 09:07
    opublikowane przez: Szymon Pitek

    Kilkadziesiąt gatunków tropikalnych mrówek zawdzięcza swą wyjątkowość metodzie odżywiania - zbierają świeże liście, na których hodują bogate w nutrienty grzyby. Najnowsze badania nad naturą tej symbiozy - między mrówkami, grzybami a pewnym szczepem bakterii - ukazują, jak techniki pokarmowe pozostawiają ślad w genomie.

    Analizy wskazały, iż mrówkom grzybiarkom brak genów, które u innych gatunków tych owadów odpowiadają za skuteczniejsze uzyskiwanie substancji odżywczych. Wygląda na to, iż te pierwsze pozbyły się zbędnego fragmentu DNA - grzyby zapewniają im dużo łatwo przyswajalnego pokarmu, bez którego de facto nie były by wstanie przeżyć.


    Mrówki grzybiarki przenoszące liście (autor: Wolfgang Hoffmann)


    W trakcie 50 milionów lat ewolucji, owady i grzyby wytworzyły bardzo silny mutualizm, który czyni z mrówek grzybiarek grupę osiągającą największy sukces ekologiczny - około 45 gatunków pobiera 17% masy dostępnych liści, a każda dorosła kolonia może zajmować przestrzeń 600 metrów sześciennych. Żaden inny takson nie może poszczycić się takimi wynikami.

    Skatalogowanie genomu organizmu, który odniósł tak wielki sukces pozwoli na odkrycie kolejnych zmian, które z pewnością przyczyniły się to tak olbrzymiego zwycięstwa w konkurencji o zasoby.
    Poznanie sekwencji około 300 milionów par zasad nie było łatwe. Kolejne wyzwanie będzie polegać na zbadaniu DNA grzybów uprawianych przez mrówki oraz bakterii, które w tym układzie pełnią jeszcze nie do końca poznaną rolę. Dopiero zestawienie całości informacji daje szanse na odkrycie prawideł koewolucji kilku gatunków.

    Zagadnienie mutualizmu to zresztą tylko początek badań nad tym specyficznym układem. Mrówki dzielą się bowiem na kilka wyspecjalizowanych i bardzo od siebie morfologicznie różnych kast i coś musi sterować ekspresją genów poszczególnych osobników w konkretnym kierunku.

    Szerzej zainteresowanych odsyłamy do poniższego filmu (w j. angielskim).



    Za: University of Wisconsin-Madison

    Literatura: Suen G, Teiling C, Li L, Holt C, Abouheif E, et al. The Genome Sequence of the Leaf-Cutter Ant Atta cephalotes Reveals Insights into Its Obligate Symbiotic Lifestyle. PLoS Genetics, 2011; 7 (2): e1002007 DOI: 10.1371/journal.pgen.1002007

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Polikalizm – tworzenie przez jedną kolonię mrówek wielu gniazd utrzymujących między sobą więzi. Kolonia mrówek może posiadać gniazda stanowiące stacje pokarmowe oraz gniazda, w których wychowywane jest potomstwo. Większe – z głęboko znajdującymi się komorami – pełni rolę gniazda, w którym mrówki zimują.

    Myrmekotrofia – forma mutualizmu, polegająca na pozyskiwaniu przez rośliny związków mineralnych z odpadów kolonii mrówek z tymi roślinami związanych, takich jak odchody czy szczątki owadów. Martwe szczątki stanowią dodatkowe źródło azotu. Dojrzałe osobniki Nepenthes bicalcarata mogą uzyskiwać około 40% azotu występującego w liściach ze współpracy z mrówkami. Rośliny wykształcają specjalne struktury ułatwiające osiedlenie się mrówek. Są to modyfikacje liści, ogonków liściowych, łodyg oraz puste ciernie. Żyjące w takich strukturach mrówki nie tylko przyczyniają się do zwiększenia dostępności związków azotowych, lecz również zapewniają roślinom obronę przed owadami zjadającymi liście. Rośliny pozyskujące azot w wyniku myrmekotrofii występują zwykle w ekosystemach gdzie dostępność tego pierwiastka jest ograniczona. Tę strategię ewolucyjną stosują m.in. epifityczne rośliny z rodzaju Myrmecodia.

    Ochrona owadówOwady są zwierzętami, które odniosły największy sukces ewolucyjny. Stanowią one około 85% wszystkich znanych gatunków zwierząt. Szacuje się, że na jednym kilometrze kwadratowym lądu żyje około 10 mld owadów.

    Elajosom (gr. élaion – oliwa, sōma – ciało), ciałko mrówcze, ciałko tłuszczowe – obfitujący w tłuszcze i węglowodany wyrostek nasion lub owoców niektórych roślin. Stanowi pokarm dla mrówek, które przyczyniają się w efekcie do rozprzestrzeniania takich diaspor. Wytwarzanie elajosomów nie jest dla roślin wielkim kosztem, daje im natomiast znaczne korzyści, ponieważ mrówki pożywiające się nimi nie tylko rozprzestrzeniają diaspory, ale także chronią je przed roślinożercami, przenoszą w pobliże gniazd stanowiące żyzne mikrosiedliska i często umieszczają w podłożu. Ponieważ mrówki przy okazji zyskują pożywienie, relacja między tymi owadami i roślinami tworzącymi elajosomy jest przykładem mutualizmu.

    Grzyby wielkoowocnikowe Polski – nieformalna grupa grzybów wielkoowocnikowych (Macromycetes, wyróżnianych ze względów użytkowych, a nie taksonomicznych), naturalnie występujących na terenie Polski. W Polsce stwierdzono około 3600 gatunków grzybów wielkoowocnikowych, przy czym dokładna liczba zależy od przyjętej definicji, a szacuje się, że występuje około 5500 gatunków) (w sensie systematycznym, wliczając wszystkie podstawczaki i workowce) oraz 200-300 gatunków grzybów wielkoowocnikowych wykorzystywanych użytkowo.

    Grzyby wielkoowocnikowe Polski – nieformalna grupa grzybów wielkoowocnikowych (Macromycetes, wyróżnianych ze względów użytkowych, a nie taksonomicznych), naturalnie występujących na terenie Polski. W Polsce stwierdzono około 3600 gatunków grzybów wielkoowocnikowych, przy czym dokładna liczba zależy od przyjętej definicji, a szacuje się, że występuje około 5500 gatunków) (w sensie systematycznym, wliczając wszystkie podstawczaki i workowce) oraz 200-300 gatunków grzybów wielkoowocnikowych wykorzystywanych użytkowo.

    Myrmicinae – największa podrodzina mrówek o dużym zróżnicowaniu pod względem biologicznym. W tej podrodzinie występują mrówki wszystkożerne, drapieżne, odżywiające się wyłącznie nasionami, hodujące grzyby, stosujące niewolnictwo.

    Dodano: 21.02.2011. 09:07  


    Najnowsze