Бабочки воруют гены у ос-паразитов

Биологи раскрыли крайне необычный случай передачи генов от одного вида насекомых к другому – они выяснили, что симбиотические вирусы некоторых ос-наездников неосознанно стали "предателями" и начали передавать полезные гены бабочкам, на которых паразитируют эти перепончатокрылые, говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS One.

Подобное "воровство" генов не является чем-то необычным для мира природы. Ученые называют данный феномен горизонтальным переносом генов. Ранее считалось, что межвидовой обмен генами или горизонтальный перенос происходит, в основном, среди бактерий и других одноклеточных организмов. Однако позже гены бактерий-паразитов и даже растений были обнаружены в ДНК некоторых насекомых и беспозвоночных.

В частности, в феврале 2015 года биологи выяснили, что морские слизни Elysia chlorotica украли целый ряд генов у водорослей, которые помогают им воровать хлоропласты из клеток поедаемых ими растений и использовать их для фотосинтеза. Подобная "кража" является очень необычной, так как раньше ученые даже и не думали, что гены растений смогут работать внутри клеток животного.

Сальвадор Эрреро (Salvador Herrero) из университета Валенсии (Испания) и его коллеги раскрыли еще один крайне необычный пример "воровства генов", в котором на этот раз был замешан вирус-посредник,  изучая структуру так называемых браковирусов – симбионтов ос-наездников, помогающих потомству этих насекомых выживать внутри тела гусениц бабочек.

Данные вирусы, как объясняют ученые, встраиваются в геном личинок бабочек-монархов и ряда других чешуекрылых членистоногих, и в буквальном смысле "зомбируют" их, заставляя их сплетать вокруг себя кокон, защищающий потомство ос внутри гусеницы от внимания хищников.

Изучая ДНК этих вирусов, Эрреро и его коллеги заметили несколько подозрительно знакомых им фрагментов, которые они уже видели в геноме заражаемых ими бабочек и самих наездников. Проанализировав их структуру, они осознали, что все три фрагмента ДНК произошли из единого источника – генома ос.

Этот факт, вкупе с анализом мелких мутаций в структуре генов вируса, бабочек и паразитов, рассказал ученым о том, как бабочке удалось украсть у осы целый набор полезных генов, помогающих ей защищаться от бакуловирусов, смертельно опасных патогенов для насекомых.

Как объясняют ученые, примерно 100 миллионов лет назад предки ос впервые "приручили" браковирусы, интегрировав их в свой собственный геном и приспособив их к достижению своих целей – максимизации шансов личинок на выживание в организме гусеницы.

Изначально, судя по присутствию обрывков вирусной ДНК в геноме монархов и прочих бабочек, это "биологическое оружие" было несовершенным – жертвы ос-наездников каким-то образом или вырывались из лап паразита при введении яиц, или же убивали личинок уже после заражения, что позволяло гусенице выжить и дать потомство.

В некоторых случаях вирус совершал неосознанное "предательство" – он передавал будущей бабочке, освободившейся от паразитов в ее теле, не только "зомби"-гены, но и часть нормальных генов ос-наездников, в том числе и те участки ДНК, которые защищают их от бакуловирусов. Со временем, вирус стал более совершенным и подобный обмен генами прекратился.

Как полагают сами ученые, данный случай не является уникальным, и в мире насекомых подобные случаи "предательства" бактериальных или вирусных симбионтов должны происходить довольно регулярно. Это, по мнению Эрреро и его коллег, может помешать попыткам генетиков создать новые виды ос-наездников, устойчивых к пестицидам и защищающим урожай от гусениц вредителей. Вирусы-"предатели" в их организме могут со временем сделать своих жертв столь же стойкими к пестицидам, как и они сами, заключают авторы статьи.