「この研究のきっかけは、ドイツの動物学者ハンス・ユルゲン・シュタマーが80年以上前に作成したシールドビートルの共生器官の説明と図から来ました」とイエナのマックス・プランク化学生態学研究所のハッサン・セーラムは言う。スタマーはすでに 1936 年に、アザミハムシ (Cassida robiginosa) が奇妙な器官を備えていることを記録していました。それらの腸には袋状の突起があり、その中に共生細菌が住んでいます。
これらの一見貴重なテナントは、各カブトムシの卵に共生生物の小さなキャップを与えることによって、メスのカブトムシからその子孫に受け継がれます。スタマー氏によると、幼虫は卵から孵化する際、共生細菌を取り込むためにこの傘を食べるという。 「私たちは、現代の分子生物学的調査手法を使用して、甲虫と細菌の間のこの並外れた協力関係の真相に迫りたかったのです」とセイラム氏は説明します。
サブリースの支払いはツールで行われます
まず、カブトムシが植物細胞壁の特に頑固な成分であるペクチンを分解できることが明らかになりました。しかし、遺伝子研究により、アザミハムシ自体には、対応するペクチナーゼ酵素の設計図を含む遺伝子が存在しないことが明らかになりました。そこで、共生パートナーがこれらのツールを提供し、その代わりにカブトムシがそれらを提供することが明らかになりました。 「共生細菌がある場合とない場合でアザミハムシの酵素活性を比較したところ、共生細菌がないとアザミハムシはペクチンを分解して植物細胞内の栄養素にアクセスできないことがわかりました」と共著者のロイ・カーシュは報告している。
しかし、大きな驚きを引き起こしたのは、共生細菌の遺伝子分析だけだった。サブテナントの遺伝子構成は数百個の遺伝子に減少しており、その一部はペクチナーゼの生産と輸送を調節している。この細菌のゲノムはわずか約 270,000 塩基対で、宿主細胞の外に存在する生物としてはこれまでに記載された中で最小のものです。比較のために、人間の腸内に生息するよく知られた腸内細菌である大腸菌は 4,600,000 の塩基対を持っています。共生生物である甲虫のゲノムよりもさらに小さいゲノムは、宿主の細胞内に生息する細菌でのみ知られています。
彼らは一緒に強いです
研究者らは、甲虫と細菌の間には驚くほど明確な分業があることを強調している。「甲虫はセルロースを消化する酵素の形成を担う遺伝子を持っているのに対し、共生生物はペクチナーゼを提供する。これらは一緒になって、植物の細胞壁を破壊するために必要なすべての酵素を持っています」とセーラムは言います。共著者であるマインツ大学のマーティン・カルテンポス氏は次のように付け加えています。なぜ一部の昆虫は自分自身でこのための遺伝子を持っているのか、他の昆虫はその役割を共生生物に任せているのかは、今後の研究にとって興味深い疑問です」と生物学者は言う。
