Вольбахия: описание, роль, влияние на хозяина

Вольбахия относится к роду грамотрицательных бактерий из семейства Anaplasmataceae. Эта бактерия – паразит.

О вольбахии (bacterium Wolbachia) впервые стало известно в 1924 году, когда ученые обнаружили бактерию в теле самки комара. Но только спустя несколько десятилетий ее изучением занялись всерьез. Причиной такого внимания послужило новое открытие: выяснилось, что паразит Wolbachia способен вызывать различные патологические изменения в развитии и размножении насекомых. Бактерию обнаружили в клетках мух, жуков, бабочек, червей и других живых организмов.

Общая информация

Бактерия вольбахия обитает в клетках многих беспозвоночных. Роль ее вызывает немало споров: одни ученые считают ее вредным паразитом, другие склоняются к точке зрения, что бактерия не причиняет вреда и даже несет некоторую пользу хозяину. На самом деле имеют место быть все перечисленные варианты, поскольку с различными хозяевами у бактерии устанавливаются разные взаимоотношения.

Уникальность вольбахии состоит в том, что она вызывает самые разные эффекты. Она может никак не нарушить жизнедеятельность хозяина, но преимущественно ее «заселение» приводит к довольно плачевным результатам. Паразит Wolbachia умеет контролировать процессы размножения и развития своего хозяина.

По последним сведениям, Wolbachia заражает до 20% видов насекомых. Излюбленный ее объект – мухи. Из-за этого ее даже удостоили звания «вольбахия – бактерия-повелитель мух». Помимо насекомых, бактерия поражает пауков, мокриц, круглых червей и других беспозвоночных.

Возраст бактерий рода вольбахии оценивается примерно в 100 миллионов лет, но за это время им так и не удалось приспособиться к организму млекопитающих. Предположительно, это происходит из-за того, что ее способы воздействия с самого начала ориентированы на беспозвоночных и недостаточно действенны для млекопитающих с более развитой иммунной системой. В то же время у вольбахии есть близкая родственница – риккетсия, которая смогла поразить человека. Результатом стала инфекция под названием «сыпной тиф».

Действие бактерии

Паразит не может существовать без хозяина, передается он матерью своему потомству посредством проникания в яйцеклетку инфицированной самки.

В 90-е годы отечественные биологи установили, что яйца божьей коровки Adalia bipunctata зачастую порождают самок, а виновником невыживаемости мужских зародышей является именно вольбахия. Механизм «убийства» мужских зародышей и то, как бактерия различает самцов и самок, до сих пор не установлены.

Помимо божьих коровок, жертвами андроцида (истребления самцов) становятся мухи, некоторые насекомые из отряда бабочек и муравьи. Этим может объясняться существенное преобладание самок в некоторых популяциях насекомых.

В отдельных случаях даже поголовное истребление самцов не способно привести к вымиранию животного, пораженного бактерией. Причина такого явления кроется в том, что самки начинают плодиться партеногенетическим способом, т. е. без оплодотворения. Отдельные виды ос, которым присуще массовое поражение вольбахией, совсем лишились навыка обычного размножения.

Еще интереснее вольбахия взаимодействует с некоторыми представителями подотряда мокриц. Бактерия обладает способностью трансформировать самцов в самок. У самцов есть специальная железа, которая выделяет андрогенный гормон. От него зависит, каким будет развитие зародыша – по женскому типу или мужскому. Wolbachia угнетает деятельность этой железы на начальном этапе созревания членистоногого. В итоге из эмбриона с мужскими хромосомами получается самка.

Удивительный факт в данном случае – наличие у самки мужского комплекта хромосом. Размножение «ложных самок» дает такое же «ложное» потомство. Если «ложной самке» дать тетрациклин, она станет интерсексом – организмом с комбинированными свойствами (мужскими и женскими).

Итак, патогенность бактерий рода Wolbachia выражена в следующем:

• Андроцид. Истребление мужских эмбрионов (отдельных видов бабочек, мух и др.).
• Размножение партеногенетическим способом. Отклонение в созревании яиц приводит к поголовному рождению самок.
• Феминизация. Представляет собой процесс, при котором самцы превращаются в самок посредством угнетения андрогенной железы.
• Несовместимость цитоплазмы. Характеризуется стремительным вырождением эмбрионов, возникших при оплодотворении яйцеклетки пораженным самцом. Различают одностороннюю и двухстороннюю несовместимость. В первом случае скрещиваются больные самцы и здоровые самки, во втором – инфицированы оба, при этом наступает абсолютная репродуктивная изолированность.

Положительное влияние на хозяина

Паразит уникален тем, что он может принести хозяину и пользу. После устранения заражения наблюдается уменьшение плодовитости и приспособляемости ряда насекомых к окружающим условиям.

Если рассматривать взаимосвязь Wolbachia и человека, то прямого влияния на него бактерия не оказывает. Вместе с тем выявлена косвенная связь. Дело в том, что бактерии рода Wolbachia необходимы для жизнедеятельности филярий, которые в свою очередь поражают человека. Это дает ученым возможность открыть метод излечения от филяриоза посредством уничтожения бактерии.

Влияние на эволюцию хозяина

Такие явления, как истребление bacterium Wolbachia мужских эмбрионов, партеногенез, феминизация и прочие, должны способствовать снижению обмена генетическим материалом между организмами. В результате этого должна снижаться приспособленность животных к изменяющимся условиям. В рамках эволюционного процесса это должно привести к снижению продолжительности существования вида и ускоренному обновлению видового состава.

Wolbachia представляет интерес не только как отдельный организм. Ее изучение позволяет осмыслить сущность развития симбиотических союзов, выявить связи между паразитом и хозяином, понять общие эволюционные закономерности. Исследование бактерий рода вольбахия необходимо для определения механизма происхождения эукариотов.