Вы здесь

Муравьи-фермеры помогут усовершенствовать антибиотики

Примерно за 50 миллионов лет до людей, сельское хозяйство появилось в довольно неожиданном месте - муравейнике. Отказавшись от пшеницы и риса в пользу склеротинии, муравьи возделывали свой грибковый урожай, потом употребляя его в пищу. Но, как их люди, ставшие их последователями и коллегами, муравьи сталкивались с неизбежной проблемой болезни сельскохозяйственных культур, в данном случае паразитарным грибом, который уничтожал их урожаи, пишет agriculture.by со ссылкой на sciencedaily.com.

Таким образом, муравьи-фермеры развили еще одно партнерство. Они предлагали безопасность и питание определенной группе бактерий - Actinobacteria - которые, в свою очередь, производили антибиотики, способные оградить гриб от паразита. Чтобы разносить эти бактерии, в экзоскелетах муравьев развились специализированные карманы, которые охраняли и кормили партнеров.

Эти структуры показались учёным настолько замысловатыми, что они предположили, что шанс развиться у них был только один раз, когда первые грибковые фермеры расходились в эволюции с 250-мя муравьиными видами, которые мы знаем сегодня. Но исследователи из Университета Висконсина-Мэдисона обнаружили, что структуры, укрывающие бактерии, эволюционировали независимо ещё три раза.

Результаты говорят, что постоянная угроза паразитов неоднократно подталкивала эволюцию в похожих направлениях, создавая структуры, которые помогли муравьям укрепить свое партнерство с бактериями. Успешное использование ими антибиотиков в течение миллиардов лет предполагает, что у муравьев можно поучиться создавать такие лекарства, которые помогут бороться с резистентностью патогенов к самым важным антибиотикам.

Работу возглавил профессор бактериологии Кэмерон Керри Университета Мэдисон и Хунцзи Ли, исследователь-докторант в лаборатории Кюри. Они сотрудничали с коллегами из Аризонского государственного университета, Университета Сан-Паулу, Гарвардской медицинской школы и Смитсоновского университета.

«Эта работа раскрывает удивительные факты о животном, использующем бактерии в качестве антибиотиков в течение длительного периода времени», - говорит Керри, который исследовал динамику муравьев-фермеров в течение 20 лет.

Исследователи провели исчерпывающее наблюдение за 69 видами муравьев, в основе исследования были разные образцы муравьев из коллекций в Университете штата Аризона и Смитсоновском университете. Исследовательская группа восстановила эволюционное дерево муравьев, используя кусочки их геномных последовательностей. Полученное дерево позволяет предположить, что партнерство между муравьями и бактериями развилось вскоре после того, как муравьи начали заниматься фермерством.

Дальнейшие доказательства древнего происхождения взаимодействия с антибактериальными веществами были получены из остатков муравьев-фермеров, случайно застрявших в янтаре, найденном в Доминиканской Республике. Проанализировав затвердевший древовидный сок исследователи смогли обнаружить контрольные признаки бактерий, цепляющихся за тела муравьев. С помощью янтаря, датируемого от 15 до 20 миллионов лет, команда Карри смогла проверить свои геномные данные и показать, что симбиоз муравьиных бактерий был по крайней мере столь же древним, как образцы янтаря.

Ранее работа говорила о ранней эволюции партнерства муравьёв с антибактериальными организмами, говорит Ли, но «эта работа дает гораздо больше доказательств того, что это древняя система».

Используя сверхувеличительную электронную микроскопию, исследователи обнаружили у муравьев специализированные структуры, содержащих бактерии, хранилища. Микроскопические изображения показали, что большинство живых видов муравьев-фермеров имеют такие хранилища и связанные с ними структуры, которые могут поддерживать Actinobacteria. Но у некоторых видов муравьев не было этих структур.

Когда учёные сравнили данные склепа по восстановленному эволюционному дереву, команда Керри увидела, что хранилища развивались не один раз, а в три отдельных этапа в процессе эволюции фермеров-муравьев.

Но хранилища не были повсеместными. Некоторые виды потеряли все структуры для содержания бактерий. Исследователи показали, что муравьи, которые избавились от хранилищ, также потеряли следы симбиотических актинобактерий.

Керри и Ли считают, что муравьи, которые теперь занимаются выращиванием грибов в более засушливых районах, не борются с постоянной угрозой паразитарной грибковой болезни. Поскольку содержание и кормление бактерий расходуют до четверти энергии муравья, для муравьев стало выгоднее избавиться от хранилищ для них.

Очевидно, люди тоже обращаются к культивированию той же группы бактерий, Actinobacteria, для большинства клинических антибиотиков. То, что муравьи в течение миллионов лет использовали подобные антибиотики для защиты своих грибковых садов от вредителей, говорит о том, что мы можем извлечь уроки из их успеха.

«Я твердо верю, что есть механизмы, которые уменьшают появление резистентности к антибиотикам, - говорит Керри.

Обнаружение этих механизмов может помочь нам расширить срок службы наших собственных антибиотиков.

«ПРОДУКТ.BY»
220005, г. Минск, ул. Платонова, 22-707
+375 (17) 390-65-55
+375 (17) 390-67-77
+375 (17) 396-53-21
  +375 (17) 396-53-22

mail@produkt.by


*Права защищены, любое использование информации без ссылки на источник produkt.by запрещено.
*За содержание рекламных сообщений ответственность несут рекламодатели.