Férgek fajai az emberek kromoszómáiban
Ez az állandó igyekezet az emberi együttélés egy rendkívül fontos eleme, ugyanakkor a játszma jóval ősibb eredetű az emberiségnél, hiszen már a mikroorganizmusok szintjén is megjelenik. A Wolbachia nemzetségbe tartozó baktériumok mesteri fokra fejlesztették manipulációs képességeiket. Valószínűleg ennek köszönhető, hogy ők a legelterjedtebb sejten belül élő baktériumok, melyek ma már gazdaszervezeteik nélkül életképtelenek.
A különböző rovarfajok mintegy 65 százalékát fertőzik, de más ízeltlábúakban, illetve fonalférgekben is gyakran előfordulnak. Felfedezésük két amerikai kutató, Marshall Hertig és Samuel Wolbach nevéhez fűződik, akik dalos szúnyogok ivarszerveit tanulmányozva bukkantak rájuk. Ezek a rendkívül érdekes élőlények a legutóbbi évtizedben igencsak felhívták magukra a figyelmet széles körű előfordulásuknak, illetve a gazdaszervezetekre gyakorolt változatos hatásuknak köszönhetően, amely a reproduktív manipulációktól kezdve a gazdával kölcsönösen előnyös kapcsolat kialakításáig terjed.
Ráadásul a legújabb kutatások szerint jelentős szerepük férgek fajai az emberek kromoszómáiban gazdaszervezeteik evolúciójában is.
Tartalomjegyzék
Mindezek mellett a különböző betegségeket terjesztő vagy éppen a kártevő ízeltlábúak elleni védekezés terén is komoly potenciál rejlik férgek fajai az emberek kromoszómáiban. Ivararány-eltolódás A Wolbachiák képesek manipulálni gazdaszervezeteik szaporodási rendszerét, az eltérő törzsek ugyanakkor eltérő hatással lehetnek a különböző gazdaszervezetekre.
Valamennyi hatás a nőstény utódok számának maximalizálására irányul, hiszen leggyakrabban az anyai leszármazási vonalak útján adódnak tovább egyik generációból a másikba. Wolbachiák egy rovarsejtben A legelterjedtebb közülük a citoplazmás inkompatibilitás; ebben az esetben a fertőzött hímek nem képesek megtermékenyíteni a nem fertőzött vagy épp egy másik Wolbachia-törzzsel fertőzött nőstényeket. A jelenség hátterében álló molekuláris mechanizmust részleteiben ugyan nem ismerjük, de több gazdaszervezet esetében is megfigyelték, hogy az embrionális fejlődés korai szakaszában zajló sejtosztódások során az anyai és apai eredetű kromoszómák fejlődése egymáshoz képest időben eltolódik, így az osztódási folyamat nem tud rendeltetésszerűen lezajlani.
A jelenség ivararány-eltolódáshoz vezet, akárcsak a feminizáció, vagyis a genetikailag hím utódok funkcionális nőstényekké alakítása.
Mindezt az ászkarákokban a hímek kialakulásáért felelős androgén mirigy hormontermelésének befolyásolásán át valósítják meg, míg a lepkékben a kromoszómák szintjén avatkoznak bele az ivarmeghatározási rendszer működésébe. A szűznemzés az ivaros nőstények öntermékenyítő szaporodását jelenti. A Wolbachiák az olyan fajok nőstényeit képesek szűznemzéssel szaporodásra kényszeríteni, amelyekre a haplodiploid öröklésmenet jellemző, ilyenek például a társas darazsak. E fajok esetében a megtermékenyítetlen, haploid petékből férgek fajai az emberek kromoszómáiban, a megtermékenyített, diploid petékből pedig nőstények jönnek létre.
Wolbachiák hatására azonban a megtermékenyítetlen petékből is nőstények alakulnak ki. Kibékíthetetlen ellentét A Wolbachiák által okozott citoplazmás inkompatibilitás az anyai ágon öröklődő genetikai elemek — így a mitokondriális DNS mtDNS — adott típusának elterjedését okozza.
Ha egy fertőzött nőstény bevándorol egy fertőzésmentes populációba, és ott szaporodik, akkor az utódai nagy valószínűséggel mind fertőzöttek lesznek, az általa hordozott mtDNS-variáns pedig egyre inkább elterjedtté válik, mivel a fertőzött hím utódok a citoplazmás inkompatibilitás révén biztosítják, hogy a populációban jelen levő többi, fertőzésmentes nőstény ne tudjon szaporodni.
Balázs gazda - Nyüvek, légy lárvák eltávolítása (Maggots removal)
Ennek következtében tehát a mtDNS egyetlen variánsa dúsul fel a populációban, vagyis az adott populáció mtDNS-ének variabilitása jelentősen lecsökken, szélsőséges esetekben lenullázódik. A Wolbachiák reproduktív parazitizmusának formái Werren és munkatársai nyomán A mtDNS szerkezetére a Wolbachiák kétféle hatást fejthetnek ki.
Amennyiben különböző, egymással hibridizáló fajok hordozzák ugyanazt a Wolbachia-törzset, akkor előfordulhat, hogy a két faj mtDNS-e nem fog különbözni egymástól. Ez komoly problémát jelent a molekuláris alapon történő fajmeghatározás során, amelyet éppen a mtDNS egy speciális szakasza alapján lehet elvégezni.
Ez a DNS-szakasz gyakorlatilag egyfajta férgek fajai az emberek kromoszómáiban bárkódamelynek segítségével a fajokat oly módon lehet beazonosítani, mint ahogyan a boltokban a pénztárgép speciális vonalkódok alapján ismeri fel az egyes termékeket. A Wolbachiáknak ez a mtDNS-variánsokat homogenizáló hatása figyelhető meg két, ugyanazt a férgek fajai az emberek kromoszómáiban hordozó afrikai lepkefaj esetében.
Jóllehet ezek a fajok egyértelműen elkülöníthetők morfológiailag és a sejtmagjuk DNS-e alapján, mégis egységesnek tűnnek a bárkódjuk, vagyis a mtDNS-ük szerint. Ugyanakkor ha egy fajon belül a különböző populációk különböző törzsekkel fertőzöttek, akkor az jelentősen megnövelheti a populációk között a mtDNS variabilitását. A mocsári szénalepke észak-amerikai populációiban például két rendkívül eltérő mtDNS-változat van jelen, mindkettő speciális Wolbachia-fertőzéssel párosulva. Ellenben sem morfológiai jellemzőik, sem pedig a sejtmag DNS szekvenciái alapján nem lehet a két különböző mtDNS-típusú csoportot elkülöníteni.
Cikkünk főszereplői ugyanakkor természetvédelmi szempontból is rendkívül jelentősek a citoplazmás inkompatibilitás miatt. A boglárkalepkék egy észak-amerikai fajával kapcsolatos kutatás mutat rá arra, hogy a Wolbachia-fertőzések feltérképezése kulcsfontosságú a visszatelepítési programok megtervezése során.
Abban az esetben ugyanis, ha nem megfelelően megválasztott például nem ugyanazzal a törzzsel fertőzött forráspopulációból telepítünk be egyedeket a megmentésre szoruló célpopulációba, akkor a citoplazmás inkompatibilitáson keresztül akár férgek fajai az emberek kromoszómáiban is pusztíthatjuk azt. Az szivfergesseg elleni csepp szolgálatában Az ízeltlábúakkal ellentétben a fonalférgekben nem reproduktív parazitaként vannak jelen, hanem endoszimbiontaként.
Halhatatlan féreg
Ha antibiotikumok segítségével kiirtjuk őket a férgekből, akkor azok életképtelenné vagy sterillé válnak. A fonalférgek egy része más állatokban, illetve emberekben élősködik. Olyan súlyos betegségek kórokozóit találhatjuk meg köztük, mint a filariázis vagy a folyami vakság.
Mint kiderült, a gazda férgekkel szembeni immunválaszát sokkal inkább a bennük élő Wolbachiák, semmint a parazita férgek fehérjéi váltják ki.
Éppen ezért a legújabb gyógymódok nem a férgekre, hanem a bennük élő Wolbachiákra irányulnak, hiszen úgy tűnik, hogy a férgek léte egyértelműen függ a baktériumok jelenlététől. Balról jobbra: nagypettyes hangyaboglárka korai és késői rajzású formája, szürkés hangyaboglárka két különböző tápnövényre petéző alakja, vérfű hangyaboglárka, zanótboglárka.
Ez a betegség akár életveszélyessé is válhat, védőoltás azonban nem létezik ellene. Ezért is vált fontossá különböző alternatív védekezési lehetőségek kidolgozása, amelyekben a Wolbachiá-kat három különböző módon is használják.
Nyolcvanmillió év szex nélkül Molnár Csaba Ezzel megoldották az evolúcióbiológia egyik nagy rejtélyét, amelyet a nemrég elhunyt angol biológus, John Maynard Smith az evolúció szexbotrányának nevezett. A soksejtű állatok nagy többsége ivarosan szexuálisan szaporodik.
Egyrészt fertőzött hímeket engednek szabadon, amelyek a vad típusú, baktériummentes nőstényekkel párzanak, de a citoplazmás inkompatibilitás miatt parazitaellenes tisztítás a párosodásokból nem keletkeznek utódok. A fertőzött hímek ugyanakkor a többi hímtől elveszik a párosodás lehetőségét, így populációs szinten meggátolják az életképes utódok létrejöttét.
Másrészt fertőzött nőstényeket engednek szabadon, amelyek a baktériummentes hímekkel párosodva fertőzött utódokat hoznak létre. Ez utóbbiak ellenállókká válnak a patogénekkel szemben, és a citoplazmás inkompatibilitás miatt egyre nagyobb számban lesznek jelen az állományban.
Harmadrészt az élettartamot lerövidítő törzsekkel fertőzött nőstényeket eresztenek szabadon, amelyeknek az utódai is mind hordozni fogják a fertőzést, így valamennyien csökkent élettartamúak lesznek. Viszont csakis azok a nőstények terjesztik a betegséget, amelyek már több áldozat vérét is szívták, amire az említett rövidebb élethossz miatt kisebb lesz az esély.
Nyolcvanmillió év szex nélkül
Idegenek a fészekben Láthattuk, a Wolbachiák számos szempontból rendkívüli jelentőségűek, ám sok tekintetben hiányosak a velük kapcsolatos ismereteink. Éppen emiatt kezdtük el vizsgálni a fertőzések gyakoriságát és hatásait egy különleges életmódot folytató, Magyarországon is előforduló lepkecsoport, a hangyaboglárkák Maculinea spp. Nőstényeik specifikus tápnövényre rakják le petéiket, majd a kikelő lárvák kezdetben a tápnövény éretlen magvaival táplálkoznak.
Ezt követően leereszkednek a talajra, ahol fullánkos vöröshangyák dolgozói adoptálják őket, így a továbbiakban azok fészkeiben fejlődnek. A ragadozó típusú hangyaboglárkák ugyanakkor a fészekbe kerülve magukkal a hangyalárvákkal táplálkoznak.
A hernyók bábozódása szintén a fészekben zajlik, majd a kikelt, de a szárnyukat még fel nem pumpált lepkék a fészek nyílásán át távoznak. A nagypettyes hangyaboglárka esetében felmerül a Wolbachiák által okozott citoplazmás inkompatibilitás lehetősége. Ennek férgek fajai az emberek kromoszómáiban fajnak ugyanis két eltérő formája fordul elő a Kárpát-medencében, amelyek rajzási periódusa időben eltolódik egymáshoz képest.
Humán genom
Az elmúlt évek szisztematikus kutatásainak köszönhetően kiderült, férgek fajai az emberek kromoszómáiban a két forma gyakran egy élőhelyen belül is megtalálható.
Azt is tudjuk, hogy a tavaszi profilaktikus antihelmintikum a nyári alak a mtDNS-ük alapján nem különül el egymástól, azonban morfológiailag jelentős különbségek vannak köztük. Éppen ezért molekuláris módszerek segítségével azt vizsgáljuk, hogy a két eltérő forma egyazon törzzsel fertőzött-e. A hangyaboglárkák egész Európában veszélyeztetettek, illetve védettek, ami nem csupán speciális életmódjuknak, hanem élőhelyeik beszűkülésének és feldarabolódásának is köszönhető.
Aktuális számunk
Esetükben többször végeztek már visszatelepítést, ezért nagyon fontos ismerni a bennük élő Wolbachia-törzseket, nehogy a citoplazmás inkompatibilitáson keresztül kiirtsuk a megmentendő populációkat. Éppen emiatt kezdtük el részletesen feltérképezni az egyes Maculinea-fajokban megtalálható törzseket.
Vizsgálataink ugyanakkor a Wolbachiáknak nemcsak a célfajokban előidézett hatásait hivatottak felkutatni, hanem e baktériumokat modellszervezetként használva segíthetnek a mikrobiális szimbiontáknak a gazdáikra gyakorolt evolúciós és ökológiai hatásaik megértésében.
