Взаимодействие с тлями

Buchnera aphidicola - внутриклеточные симбионты

Внутри тела большинства видов тлей имеется специальный двулопастной орган - бактериом, состоящий из 60-90 полиплоидных клеток, называемых бактериоцитами. В вакуолях этих клеток находятся округлые или овальные бактерии, относимые к роду бухнера (Buchnera).

Размножение бактерий находится под контролем со стороны хозяина, и их число в бактериоме определяется его размерами.

Бактерий насекомое получает от матери, вне организма хозяина они не могут существовать, так же как не могут быть переданы от одного насекомого другому. Если бактерии убить, обработав насекомое антибиотиками, оно перестает размножаться, так как бактерии снабжают насекомое незаменимыми аминокислотами.

Симбиоз бактерий и тлей начал формироваться 200-250 млн лет тому назад.

За это время бухнера подверглась генетической деградации и потеряла способность к рекомбинации (обмену генами с другими бактериями), ее геном сильно сократился, упростился и потерял пластичность из-за утраты мобильных генетических элементов и повторов. Это снизило приспособительные способности бактерии. Как любой организм, привыкший к относительно неизменным благоприятным условиям, бухнера стала ужасно изнеженным и капризным существом. А это, в свою очередь, накладывает ограничения на весь «сверхорганизм». Например, бухнеры не любят жары — и это сильно мешает тлям распространяться в тех регионах, где высока вероятность перегрева.

Листоблошка (сверху)– насекомое из семейства тли. Желтое пятно (внизу), видное на просвет и под лупой в брюшке листоблошки - бактериом, участок кишечника, в котором бактерии переваривают целлюлозу и растительные соки, которые богаты сахаром, но не содержат протеинов. Протеины вырабатывают живущие в ней микроскопические бактерии.

Рекордно малым геномом обладает симбиотическая бактерия Carsonella ruddii обитающая в кишечнике псиллиды (листоблошки). Carsonella ruddii -содержит всего 160 пар ДНК, которые образуют 182 протеин-кодирующих гена.

Взаимодействие с тараканами

У таракановых симбионты присутствуют всегда и у всех видов независимо от характера питания. У тараканов бактерии, относимые к роду Blattabacterium, населяют клетки-бактериоциты, расположенные в жировом теле на брюшке животного. Они проникают в яйца в процессе их формирования и таким образом передаются потомству. Если таракана лишить симбионтов, обработав его антибиотиками, он становится малоактивным и в конце концов дегенерирует.

Клетки Blattabacterium имеют обычную для грамположительных бактерий ультраструктуру, хотя у них не удается выявить четкого нуклеоида. Симбионты повышают активность сукцинатоксидазы и цитохромоксидазы, а также содержание АТФ в жировом теле. Это позволяет считать, что симбионты отчасти несут функции митохондрий в клетках хозяина. Бактерии снабжают развивающееся яйцо витаминами группы В и другими биологи чески активными соединениями и определяют жизнеспособность яиц.

Взаимодействие с термитами

Расщепление целлюлозы в кишечнике термитов ведут в основном простейшие. Бактерии играют менее заметную роль в кишечнике термитов, чем в рубце жвачных, но они, по-видимому, участвуют в двух особых случаях мутуализма.

1. Важными представителями бактериальной флоры являются спирохеты; они вместе с палочковидными формами концентрируются на поверхности жгутиконосцев. Это взаимодействие бактерий и простейших мутуалистичеокое — спирохеты получают от жгутиковых питательные вещества и одновременно придают им подвижность. Итак, в данном случае пара видов мутуалистически обитает в третьем виде.      2. Бактерии в кишечнике термитов способны фиксировать газообразный азот (N2).

Взаимодействие с муравьями

Муравьи-листорезы строят огромные гнезда под землей, в каждом гнезде имеется специально устроенная плантация грибов. Грибы служат муравьям практически единственной пищей. Когда матка основывает новый муравейник, она переносит во рту культуру пищевого гриба, и таким образом обеспечивает пропитанием свою новую семью. Муравьи-листорезы (сверху) выращивают грибы Escovopsis на компосте из листьев. Для защиты своих плантаций от паразитов муравьи применяют антибиотики, вырабатываемые актинобактериями - Pseudonocardia, убийственные для Escovopsis, но безвредные для всех других грибов. Эта бактерия живет на поверхности тела муравьев-листорезов (снизу) и также переносится муравьиной маткой при основании новой семьи. На теле муравьев имеются специальные образования, где концентрируются актиномицеты. Это крошечные полости, в которые открываются канальцы железистых клеток.

A — симбиотические бактерии на нижней стороне переднего сегмента груди муравья-листореза;

B — колония бактерий (Fb) в углублении на теле муравья;

C — углубление, очищенное от бактерий;

E — другой вид муравья-листореза, сплошь покрытый углублениями с симбиотическими бактериями