Вертикальная передача - Vertical transmission - Wikipedia

Вертикальная передача из симбионты - это передача микробного симбионта от родителя непосредственно к потомству.[1] Много многоклеточный виды несут симбиотические бактерии которые играют мутуалистический, комменсальный, или же паразитический роль.[1] Симбионт приобретается хозяином через горизонтальный, вертикальная или смешанная передача.[2]

Подразумеваемое

Между хозяином и симбионтом возникает сложная взаимозависимость.[3] Генетический пул симбионта обычно меньше и больше подвержен влиянию генетический дрейф.[4] При истинной вертикальной передаче эволюционные результаты хозяина и симбионта связаны.[5] Если есть смешанная коробка передач, новая генетический материал могут быть представлены.[6] Как правило, симбионты оседают в определенных ниши и может даже передача часть их генома в ядро ​​хозяина.[7]

Эволюционные последствия

Преимущества

Механизм способствует тесно связанному эволюционному давлению, которое заставляет хозяина и симбионта действовать как холобионт.[8]

Недостатки

Эволюционный узкие места привести к меньшему количеству симбионтов разнообразие, и поэтому устойчивость. Точно так же это значительно снижает эффективная численность населения. В конечном итоге без притока нового генетического материала популяция становится клональный.  Мутации имеют тенденцию сохраняться в симбионтах и ​​со временем накапливаться.[9]

Режимы передачи

Матрилинейный

Зародышевый

Поскольку яйцо вносит вклад органеллы и имеет больше места и возможностей для внутриклеточный Симбионты передаются последующим поколениям, это очень распространенный метод вертикальной передачи.[1] Внутриклеточные симбионты могут мигрировать из бактериоцит в яичники и включаются в половые клетки.[10]

Живорождение

Человеческие младенцы приобретают микробиом от их матерей, из всех сфер, где есть контакт. Это включает потенциально материнский влагалище, желудочно-кишечный тракт, кожа, рот и грудное молоко.[11] Эти пути типичны, если роды являются вагинальными и младенец находится на кормлении грудью. Когда другие действия, такие как Кесарево сечение, кормление из бутылочки или материнское антибиотики во время кормления грудью эти способы вертикальной передачи нарушаются.[12][13]

Патрилинейный

Хотя крайне редко, Риккетсия передается Нефотетикс синктицепс по отцовской линии в сперма.[14]

Апосимбиотический

Дождевые черви (Eisenia) имеют внеклеточный симбионт, Verminephrobacter. Молодые люди не проходят через яйцеклетку в зародышевой линии. апосимбиотический когда все еще находится в яичной капсуле; однако они приобретают Verminephrobacter до того, как капсула яйца разорвется, так что это все еще вертикальная передача.[15]

Хорошо изученные архетипы

Гороховая тля и Бухнера

Гороховая тля не получают из своего рациона все необходимые аминокислоты. Бухнера, синтезируйте нужные в обязательных отношениях.[10]   

Головные вши и Candidatus Ризия педикулликола

Головная вошь (Pediculus humanus ) имеет обязательные симбиотические отношения с Candidatus Ризия педикуликола. Вши обеспечивают убежище и защиту, а бактерии обеспечивают жизненно необходимые Витамины группы B. C. riesia живет в бактериоцитах, но перемещается в яичники для передачи следующему поколению.[16]

Рекомендации

  1. ^ а б c Яркая, Моника; Булгереси, Сильвия (март 2010 г.). «Сложное путешествие: передача микробных симбионтов». Обзоры природы Микробиология. 8 (3): 218–230. Дои:10.1038 / nrmicro2262. ISSN  1740-1534. ЧВК  2967712. PMID  20157340.
  2. ^ Кога, Рюичи; Беннетт, Гордон М .; Cryan, Jason R .; Моран, Нэнси А. (2013). «Эволюционная замена облигатных симбионтов в древней и разнообразной линии насекомых». Экологическая микробиология. 15 (7): 2073–2081. Дои:10.1111/1462-2920.12121. ISSN  1462-2920. PMID  23574391.
  3. ^ Перотти, М. Алехандра; Кларк, Хизер К .; Тернер, Брайан Д .; Брейг, Хенк Р. (28 сентября 2006 г.). «Риккетсии как облигатные и мицетомные бактерии». Журнал FASEB. 20 (13): 2372–2374. Дои:10.1096 / fj.06-5870fje. ISSN  0892-6638. PMID  17012243.
  4. ^ Wernegreen, J. J .; Моран, Н. А. (1999-01-01). «Доказательства генетического дрейфа у эндосимбионтов (Buchnera): анализ генов, кодирующих белок». Молекулярная биология и эволюция. 16 (1): 83–97. Дои:10.1093 / oxfordjournals.molbev.a026040. ISSN  0737-4038. PMID  10331254.
  5. ^ Вотрен, Эмили; Вавр, Фабрис (01.03.2009). «Взаимодействие между вертикально передающимися симбионтами: сотрудничество или конфликт?». Тенденции в микробиологии. 17 (3): 95–99. Дои:10.1016 / j.tim.2008.12.002. ISSN  0966-842X. PMID  19230673.
  6. ^ Куигли, Кейт М .; Уорнер, Патрисия А .; Залив, линия К .; Уиллис, Бетт Л. (декабрь 2018 г.). «Неожиданная смешанная передача и умеренная генетическая регуляция сообществ Symbiodinium у насиженного коралла». Наследственность. 121 (6): 524–536. Дои:10.1038 / s41437-018-0059-0. ISSN  1365-2540. ЧВК  6221883. PMID  29453423.
  7. ^ Кляйне, Татьяна; Maier, Uwe G .; Лейстер, Дарио (2009). «Перенос ДНК от органелл к ядру: идиосинкразическая генетика эндосимбиоза». Ежегодный обзор биологии растений. 60 (1): 115–138. Дои:10.1146 / annurev.arplant.043008.092119. PMID  19014347.
  8. ^ Моррис, Дж. Джеффри (2018-10-19). "Что такое концепция эволюции с помощью гологенома?". F1000 Исследования. 7: 1664. Дои:10.12688 / f1000research.14385.1. ISSN  2046-1402. ЧВК  6198262. PMID  30410727.
  9. ^ Смит, Ноэль Х .; Гордон, Стивен В .; де ла Руа-Доменек, Рикардо; Клифтон-Хэдли, Ричард С .; Хьюинсон, Р. Глин (сентябрь 2006 г.). «Узкие места и метлы: молекулярная эволюция Mycobacterium bovis». Обзоры природы Микробиология. 4 (9): 670–681. Дои:10.1038 / nrmicro1472. ISSN  1740-1534. PMID  16912712.
  10. ^ а б Симоне, Пьер; Гагет, Карен; Бальман, Северина; Рибейро Лопес, Мелани; Паризо, Николя; Бюлер, Курт; Дюпор, Габриель; Вульстеке, Верле; Феввей, Жерар; Хедди, Абдельазиз; Чарльз, Юбер (20 февраля 2018 г.). «Гибель бактериоцитов в симбиотической системе гороховой тли / Бухнера». Труды Национальной академии наук. 115 (8): E1819 – E1828. Дои:10.1073 / pnas.1720237115. ISSN  0027-8424. ЧВК  5828623. PMID  29432146.
  11. ^ Бэкхед, Фредрик; Росвалл, Жозефина; Пэн, Янцин; Фэн, Цян; Цзя, Хуэйцзюэ; Ковачева-Датчары, Петя; Ли, Инь; Ся, Ян; Се, Хайлянь; Чжун, Хуаньцзы; Хан, Мухаммад Танвир (май 2015 г.). «Динамика и стабилизация микробиома кишечника человека в течение первого года жизни». Клеточный хозяин и микроб. 17 (5): 690–703. Дои:10.1016 / j.chom.2015.04.004. PMID  25974306.
  12. ^ Cox, Laura M .; Яманиши, Синго; Сон, Джихо; Алексеенко, Александр В .; Люнг, Жаклин М .; Чо, Ильсеунг; Kim, Sungheon G .; Ли, Хуэйлинь; Гао, Чжань; Махана, Дуглас; Сарате Родригес, Хорхе Г. (август 2014 г.). «Изменение кишечной микробиоты во время критического периода развития имеет долгосрочные метаболические последствия». Клетка. 158 (4): 705–721. Дои:10.1016 / j.cell.2014.05.052. ЧВК  4134513. PMID  25126780.
  13. ^ Домингес-Белло, Мария Г .; Костелло, Элизабет К .; Контрерас, Моника; Магрис, Магда; Идальго, Глида; Фирер, Ной; Рыцарь, Роб (29.06.2010). «Режим доставки формирует приобретение и структуру исходной микробиоты в различных средах обитания новорожденных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 107 (26): 11971–11975. Bibcode:2010PNAS..10711971D. Дои:10.1073 / pnas.1002601107. ISSN  1091-6490. ЧВК  2900693. PMID  20566857.
  14. ^ Watanabe, K .; Юкухиро, Ф .; Matsuura, Y .; Fukatsu, T .; Нода, Х. (20 мая 2014 г.). «Внутрипермальная вертикальная передача симбионтов». Труды Национальной академии наук. 111 (20): 7433–7437. Bibcode:2014PNAS..111.7433W. Дои:10.1073 / pnas.1402476111. ISSN  0027-8424. ЧВК  4034255. PMID  24799707.
  15. ^ Дэвидсон, Сеана К .; Шталь, Дэвид А. (01.01.2006). «Передача нефридиальных бактерий дождевого червя Eisenia fetida». Прикладная и экологическая микробиология. 72 (1): 769–775. Дои:10.1128 / AEM.72.1.769-775.2006. ISSN  0099-2240. ЧВК  1352274. PMID  16391117.
  16. ^ Сасаки-Фукацу, Кайоко; Кога, Рюичи; Никох, Наруо; Ёсизава, Кадзунори; Касаи, Синдзи; Михара, Минору; Кобаяси, Муцуо; Томита, Такаши; Фукацу, Такема (01.11.2006). «Симбиотические бактерии, ассоциированные с желудочными дисками человеческих вшей». Прикладная и экологическая микробиология. 72 (11): 7349–7352. Дои:10.1128 / AEM.01429-06. ISSN  0099-2240. ЧВК  1636134. PMID  16950915.