Пчеловолки успешно используют одни и те же антибиотики уже 68 миллионов лет

Москва, 11:56, 13 Фев 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Команда исследователей из Университета Йоханнеса Гуттенберга в Майнце и Института химической экологии Макса Планка в Йене выяснили, что пчеловолки (мухи-горбуньи), в отличие от людей, не сталкиваются с проблемой устойчивых к антибиотикам патогенов. Хотя насекомые используют одни и те же средства порядка 68 миллионов лет.

Пчеловолки кооперируются с симбиотическими бактериями, производящими антибиотический коктейль, дающий до 45 компонентов отдельной особи для защиты ее потомков от плесневых грибов. Ученые выяснили не только то, что состав смеси разнообразнее, чем считалось раньше, но и что она остается удивительно стабильной с момента появления партнерства, около 68 миллионов лет назад.

Личинки данных насекомых созревают в подземных логовах, куда родители доставляют парализованных жуков в качестве пищи. На стадии кокона им угрожают быстрорастущие плесневые грибы, чьи споры обильно присутствуют в почве. Для защиты молодняка, пчеловолки не только разработали собственные механизмы, но и использовали химический арсенал микроорганизмов. Взрослые самки выращивают в своих антеннах бактерии рода стрептомицетов и помещают их на стенки ячеек с расплодом. Заматываясь в кокон, личинка вплетает в него и микробов. Антибиотический коктейль, вырабатываемый бактериями, создает защитный слой, не дающий грибкам проникнуть через оболочку и заразить насекомое.

В статье в PNAS исследователи показали, что симбиоз существует с мелового периода. И защита, предлагаемая бактериями, мало изменилась за это время. Все изученные виды пчеловолков использовали очень похожую смесь антибиотиков, обычно состоящую из модификаций 2 структур: стрептохлора и пирицидина.

«Мы ждали, что некоторые насекомые выведут новые вещества для пополнения арсенала за время эволюции, чтобы носители могли противостоять новым или более устойчивым плесневым грибам, — сказал первый автор работы, Тобиас Энгл из университета Майнца. – Но оригинальный коктейль оказался настолько эффективным, что ему не требовались изменения. Важным свойством является факт, что ни один из известных патогенов пчеловолков не выработал к нему иммунитет».

Эффективность защиты, вероятно, обусловлена разнообразием состава. Изучив молекулярные причины этого фактора, авторы определили несколько ключевых шагов биосинтеза и выяснили, что ферменты симбиотических стрептомицетов действуют менее избирательно, чем у свободно живущих бактерий. Это позволило ферментам соединяться с разными химическими прекурсорами и создавать разнообразные продукты.