Две бактерии помогают насекомым выжить на бедной диете

Американские исследователи из Корнельского университета совместно с коллегами из Сингапура и Великобритании выяснили, что два вида бактерий-симбионтов помогают насекомому Clastoptera proteus жить на диете с очень низким содержанием питательных веществ.

Clastoptera proteus относится к пенницам, или слюнявницам, — группе насекомых, близких к цикадам. Эти мелкие насекомые получили название из-за того, что их личинки живут на стеблях растений в комках пены, которую они сами выделяют. Пена служит им защитой от высыхания и от врагов. Питанием для личинок служит сок из ксилемы — проводящей ткани растений, по которой вода с растворенными минеральными веществами доставляется от корней к листьям. «Ни одно животное не способно к существованию только на ксилеме, на самом деле это просто вода и всего несколько питательных веществ», — говорит ведущий автор исследования Нана Анкра (Nana Ankrah).

Ученых заинтересовало, почему у данного вида пенниц есть два вида бактерий-симбионтов, живущих в особых органах — бактериомах. Один бактериом — красный, другой — оранжевый. В предшествующих исследованиях было установлено, что у родственных видов пенниц есть один бактериом, а живущие там бактерии помогают синтезировать нужные аминокислоты.

Исследователи выделили бактерий из оранжевого и красного бактериомов Clastoptera proteus и вырастили их в культурной среде. Одна бактерия оказалась принадлежащей к роду Sulcia, в другая — к роду Zinderia. Эксперименты показали, что живущая в красном бактериоме Sulcia использует процесс, известный как аэробный гликолиз, для переработки глюкозы, из которой бактерии синтезируют семь незаменимых аминокислот. Два побочных продукта этого процесса, пируват и лактат, поступают в оранжевый бактериом, где живут бактерии Zinderia, и используются для создания молекул АТФ — универсального запаса энергии для клеток. Благодаря этой дополнительной энергии бактерии Zinderia производят еще три незаменимых аминокислоты.

Встретить анаэробный гликолиз у бактерий, живущих в организме насекомого, было неожиданностью для ученых. Ведь ранее этот процесс был известен при развитии раковых опухолей. Группа опухолевых клеток подвергается гликолизу, а остальные клетки опухоли используют полученные пируват и лактат для синтеза АТФ. «Насколько нам известно, — говорит Нана Анкра, — наша статья стала первой демонстрацией аэробного гликолиза как стратегии, способствующей выработке аминокислот в симбиозе».

Исследование опубликовано в журнале Международного общества микробной экологии.