Эти жуки подсели на кофе. А переваривают его при помощи гена, который их предки когда-то отняли у бактерий.
Среди жуков есть настоящие кофеманы – они едят плоды кофе и усваивают кофейные углеводы. Кофейные жуки Hypothenemus hampei приобрели эту особенность, позаимствовав необходимый для этого ген у бактерии из микрофлоры их кишечника. Об исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщает РИА Новости.
Кофейные жучки считаются самым опасным и распространенным вредителем плантаций кофе в мире. Они прогрызают мякоть плода кофе и откладывают на поверхность семян яйца, личинки вылупляются и поедают зерна.
Группа биологов под руководством Джоселин Роуз (Jocelyn Rose) из Корнелльского университета в городе Итака (США) исследовала геном кофейных жучков, чтобы найти гены, задействованные в переваривании мякоти плода и семян.
Ученые обнаружили, что славой главного вредителя кофейных плантаций насекомые обязаны одной из бактерий, обитавшей в кишечнике их предков. У этой бактерии есть ген (HhMAN1), кодирующий фермент, который расщепляет галактоманнан - основной полисахарид зерен кофе.
Роуз и ее коллеги выяснили, что жучки приобрели ген в результате так называемого горизонтального переноса - обмена фрагментами ДНК между клетками различных видов. Ранее считалось, что горизонтальный перенос происходит исключительно среди бактерий и других одноклеточных организмов. Однако позже гены бактерий-паразитов были обнаружены в геноме некоторых насекомых.
Перенос гена из бактерии микрофлоры в геном жучка-предка обеспечил ему конкурентное преимущество: теперь он мог обходиться без бактерий и целиком переваривать полученные сахара.
Биологи проверили свой вывод, добавив белковый экстракт из клеток кишечника жучка в раствор галактоманнана. Как и ожидали исследователи, ферменты жучка успешно расщепили молекулы углевода.
По словам Роуз и ее коллег, такие процессы должны часто происходить среди насекомых, которые специализируются на одном или нескольких видах растений. Бактерии в их кишечнике содержат множество полезных генов, перенос которых внутрь генома насекомого будет закреплен естественным отбором.
