Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Л. Краусс
«Страх физики». Глава из книги


А. Акопян
Как ищут тёмную материю


И. Акулич
Идеальный почтовый индекс


А. Бердников
Интерференция в домашних условиях. Плёнки и антиплёнки


Интервью с Л. Марголисом
Леонид Марголис: «Мне всегда было интересно, как клетки разговаривают друг с другом»


А. Иванов
Сибирь и Северная Америка были единым целым более миллиарда лет назад


П. Амнуэль
Одиночество во Вселенной


Р. Фишман
Детективы каменного века


О. Макаров
Животные, которые дарят надежду


Б. Штерн
Шкловский — 100







Главная / Новости науки версия для печати

Прочтен самый маленький геном


Листоблошки оказались обладателями удивительных симбионтов — бактерий с самым маленьким в мире геномом (фото с сайта hortipm.tamu.edu)
Листоблошки оказались обладателями удивительных симбионтов — бактерий с самым маленьким в мире геномом (фото с сайта hortipm.tamu.edu)

Бактерия Carsonella, внутриклеточный симбионт насекомых листоблошек, оказалась обладательницей самого маленького генома среди всех живых организмов, не считая вирусов. Ее геном содержит всего 159 662 пары оснований, что втрое меньше прежнего «рекорда» для самостоятельных организмов и сопоставимо с геномом клеточных органелл — митохондрий. Карсонелла сохранила лишь 182 гена, кодирующих белки. Значительная часть этих генов отвечает за синтез аминокислот, необходимых насекомому-хозяину.

Группа японских и американских исследователей сообщила в последнем номере журнала Science о прочтении самого маленького в мире генома. Рекордсменом по генетической деградации оказалась бактерия Carsonella, обитающая в клетках листоблошек (Psyllidae) — мелких, похожих на тлей насекомых, питающихся исключительно соком растений. Как и другие насекомые (например, тли и клопы), придерживающиеся этой более чем скромной диеты листоблошки обзавелись бактериальными помощниками, которые синтезируют для них необходимые вещества, отсутствующие в растительном соке, в первую очередь — аминокислоты. Или, возможно, правильнее будет сказать, что удачный симбиоз оказался решающим фактором, который позволил листоблошкам (и другим насекомым) перейти на питание чистым растительным соком. Карсонелла относится к группе гамма-протеобактерий, как и большинство других внутриклеточных симбионтов насекомых. По-видимому, предками всех этих симбионтов были кишечные бактерии (см. Клопы кормят свое потомство полезными бактериями, «Элементы», 13.10.2006).

Как и у других внутриклеточных симбионтов, у карсонеллы наблюдаются три характерных признака генетической деградации: 1) сокращение генома в результате потери почти всех некодирующих участков ДНК и значительной части генов, 2) резкое преобладание в ДНК нуклеотидов А и Т и, соответственно, низкое содержание Г и Ц, 3) быстрая молекулярная эволюция, то есть повышенный темп изменения ДНК в ряду поколений.

По первому и второму пункту карсонелла побила все прежние рекорды (см. рис.). Ее геном втрое меньше, чем у архебактерии Nanoarchaeum equitans, которая живет в гидротермальных источниках и паразитирует на другой архебактерии — Ignicoccus — и одной из разновидностей бактерии Buchnera, внутриклеточного симбионта тлей. У этих двух прокариот размер генома составляет 450–490 тысяч пар оснований (т.п.о.), и раньше именно они считались рекордсменами генетического упрощения. Карсонелла с ее 160 т.п.о. оставляет конкурентов далеко позади.

Размер генома и процентное содержание Г + Ц в 358 прочтенных геномах прокариот. Синие точки — внутриклеточные симбионты насекомых бактерии Buchnera, Blochmannia, Wigglesworthia и Baumannia (в некоторых случаях прочтены геномы нескольких штаммов одного и того же вида бактерии); желтые — другие бактерии, зеленые — археи. Справа внизу — бактериоцит листоблошки Pachypsylla venusta, наполненный бактериями Carsonella (извилистые структуры). Рис. из статьи в Science
Размер генома и процентное содержание Г + Ц в 358 прочтенных геномах прокариот. Синие точки — внутриклеточные симбионты насекомых бактерии Buchnera, Blochmannia, Wigglesworthia и Baumannia (в некоторых случаях прочтены геномы нескольких штаммов одного и того же вида бактерии), желтые — другие бактерии, зеленые — археи. Справа внизу — бактериоцит листоблошки Pachypsylla venusta, наполненный бактериями Carsonella (извилистые структуры). Рис. из статьи в Science

Этот случай показывает, что геном внутриклеточных симбионтов может, по-видимому, упрощаться почти до полного исчезновения — как это произошло с митохондриями, которые тоже когда-то были симбиотическими бактериями. Митохондриальный геном по размеру сопоставим с геномом карсонеллы. Типичные размеры митохондриальных геномов: 40–100 т.п.о. у низших эукариот, 200–400 т.п.о у растений, 15–20 т.п.о. у животных.

Само собой разумеется, что карсонелла не может жить вне клеток хозяина и передается только вертикально — от матери к ее детям (как и митохондрии). Авторы отмечают, что сохранившихся у карсонеллы генов явно недостаточно для поддержания ее жизни даже с учетом того, что она может пользоваться всеми благами внутриклеточного существования. Очевидно, что специализированные хозяйские клетки — бактериоциты — вполне целенаправленно поддерживают жизнь симбионтов. Авторы даже допускают, что многие гены, утраченные предками карсонеллы, были перенесены в геном хозяина, где они продолжают функционировать, обеспечивая бактерию необходимыми веществами извне. Именно это произошло когда-то с генами предков митохондрий.

Источник: Atsushi Nakabachi, Atsushi Yamashita, Hidehiro Toh, Hajime Ishikawa, Helen E. Dunbar, Nancy A. Moran, Masahira Hattori. The 160-Kilobase Genome of the Bacterial Endosymbiont Carsonella // Science. 2006. V. 314. P. 267.

См. также:
Клопы кормят свое потомство полезными бактериями, «Элементы», 13.10.2006.

Александр Марков


Комментировать



Последние новости: ГенетикаБиологияАлександр Марков

23.07
Млекопитающие с относительно крупным мозгом более уязвимы
15.07
Самки синиц поют при появлении хищника
12.07
Антропогенные факторы стали причиной исчезновения двух видов австралийских грызунов
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
7.07
В бирманском янтаре мелового периода найден вымерший убийца пауков
6.07
Метанокисляющие микроорганизмы донных осадков оказались неожиданно разнообразными
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
4.07
Песня большеклювой камышевки имеет строго упорядоченную структуру
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
27.06
Незамысловатая песня помогает птицам избегать хищников

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия