虱子和它們的細菌伙伴一起進化了數(shù)百萬年

佛羅里達自然歷史博物館的研究為吸血虱和產生維生素的細菌伙伴之間的復雜共享歷史提供了新的見解，使他們能夠寄生哺乳動物，包括靈長類動物和人類。

虱子依靠細菌來提供血液中缺少的必需維生素，血液是他們唯一的食物來源。這些細菌伴侶生活在昆蟲宿主體內的特化細胞中，并從雌性虱子傳給她的后代。如果沒有共生細菌，虱子就無法生存，而細菌又不能生活在它們的昆蟲宿主之外。

然而，當他們的伙伴關系開始時，以及它如何隨著時間的推移而演變尚不清楚。以前的研究表明虱子在其進化史上多次獲得并取代了它們的細菌共生體。

但佛羅里達博物館研究人員布雷特博伊德和大衛(wèi)里德的一項研究發(fā)現(xiàn)，寄生于靈長類動物和人類的虱子已經連續(xù)至少持續(xù)了2千萬到2千5百萬年，與大猩猩和舊世界猴子共同生活的時期保持一致。祖先。

隨著靈長類動物的進化，虱子也在進化，它們的細菌伴侶的進化也緊密相連。

Boyd說，這些數(shù)據(jù)為這些共生細菌的進化樹提供了一個新的視角，他作為博物館的博士生進行了這項研究。

“雖然虱子受到高度誹謗，但它們提供了豐富的科學信息，”博伊德說，他現(xiàn)在是佐治亞大學的博士后研究員，也是該研究的第一作者。“因為這些共生細菌與虱子和靈長類動物之間已知的進化歷史有關，所以這是研究細菌基因組進化的理想系統(tǒng)。”

哺乳動物的策展人，佛羅里達博物館的研究和收藏副主任里德說，許多種吸血虱只會寄生在一種宿主身上，這種特異性可以讓人們看到靈長類動物和人類的進化。

“我們歷史的某些部分是陰暗的，難以重建，”他說。“虱子及其共生細菌的進化有助于揭示人類和靈長類動物的進化歷史，為我們的過去提供新的線索。”

為了更全面地了解虱子和它們的細菌共生體是如何協(xié)同作用的，研究人員對來自人類，黑猩猩，大猩猩和紅疣猴虱的內共生體的基因組進行了測序和組裝。

他們發(fā)現(xiàn)細菌的基因組很小，徘徊在530,000到570,000個堿基對之間。相比之下，大腸桿菌的基因組大約有460萬個堿基對。

小基因組是昆蟲共生體的典型特征，它們在與宿主的關系過程中失去了大部分基因組。

比較不同的共生體基因組，研究人員發(fā)現(xiàn)了在過去的2500萬年中廣泛的基因組重塑的證據(jù)，這些基因改造導致了對虱子 - 共生共生關鍵的基因在細菌基因組中彼此接近。Boyd說，這種安排可能被證明是有利的，因為它在今天的許多虱子共生體中持續(xù)存在。

該研究還表明，大部分共生體基因組都致力于維生素合成。在寄生于人類，大猩猩，黑猩猩和猴子的虱子中，共生體使B族維生素對基本細胞過程至關重要

Boyd說，共生基因組隨著時間的推移如何縮小以及哪些基因仍然是基礎科學和應用科學的關鍵研究問題。

“共生體基因組變化的過程對于理解昆蟲和細菌如何形成可以持續(xù)數(shù)千年至數(shù)億年的共生關系非常重要，”他說。“保留在微小基因組中的基因提供了哪些基因對維持細菌生命至關重要的見解。”

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