Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Het kleinste genoom

Nancy Moran onderzoekt de symbiose tussen bacteriën en de cicaden (snavelinsecten). Deze cicaden zuigen plantensappen die voornamelijk uit water bestaan. Zouden ze niet in symbiose leven met de bacteriën dan zouden ze niet kunnen overleven. Hetzelfde geldt voor de bacteriën. Hun genoom is zo gereduceerd dat ze niet buiten hun gastheer kunnen leven. Hier volgt een kort verslag van het interview van Carl Zimmer met Nancy Morgan.

Zowel bladluizen als cicaden bevatten endosymbiotische bacteriën. Deze bevinden zich in

sharpshooter
Uit wikipedia: sharpshooter

zogenaamde bacteriocyten, speciale organen aan weerszijde van het abdomen waarvan de cellen de bacterie bevatten. De sharpshooter (een cicade) voedt zich met de plantensappen, die vooral uit water en slechts een paar aminozuren en wat mineralen bestaan. De symbiotische bacteriën maken aminozuren en vitaminen aan en verrijken het dieet van de cicade.
De bacteriën worden ‘verticaal’ overgeërfd: ze worden via de eicellen doorgegeven aan de volgende generatie.
Het zijn zogenaamde primaire symbionten; ze kunnen niet buiten de gast leven en worden als zodanig in het laboratorium bestudeerd. Er zijn fylogenetische stambomen gereconstrueerd van zowel de cicade als de bacteriën waaruit blijkt dat de vertakkingen exact overeenkomen. Er heeft zich duidelijk co-evolutie voorgedaan. De sharpshooter heeft twee symbionten. De oudste heeft een stamboom die teruggaat naar 270 miljoen jaar geleden en is symbiont van vele verwante insecten. De tweede is jonger, slechts zo’n 40 miljoen jaar oud en is specifiek voor de sharpshooter.
Deze symbionten hebben enorm veel genen verloren. Terwijl een bacterie als E. coli 5000 genen heeft die allemaal nodig zijn voor de celdeling en het metabolisme, heeft een symbiont er veel minder nodig. Door mutaties en deleties worden gedeelten van het genoom verloren. Veel van deze mutaties worden voornamelijk veroorzaakt door genetische drift omdat de populaties erg klein zijn.

De kleinste van de twee symbionten heeft een genoom van slechts 145 kb (ongeveer 160 genen) tegen een genoom van 5000 kb in E. coli en is daarmee het kleinste genoom dat er bestaat.
De twee symbionten maken samen precies de 10 essentiële aminozuren aan en zijn daarin exact complementair.

Carl Zimmer vraagt uiteindelijk of er een parallel getrokken kan worden tussen de mitochondriën en deze bacteriën. Er is immers een vergelijkbaar verlies van genen, een snelle evolutie van het genoom en genetische drift. Maar de mitochondriën zijn veel ouder en maakten deel uit van de eerste eucaryotische cel. In het geval van de cicaden gaat het om meercellige organismen waar de symbiont alleen in enkele gespecialiseerde cellen te vinden is.
Bovendien was er sprake van overdracht van genen van de eerste mitochondriën naar het genoom van de gastcel. De producten van de gastcel gaan weer terug naar het mitochondrium. In het geval van de cicaden is dat niet zo.

De onderzoekers zijn nog niet zeker of deze symbionten het kleinste genoom hebben dat er bestaat. Het kan zijn dat mettertijd nieuwe soorten nog kleinere symbionten ontdekt worden.

Het interview van Carl Zimmer met Nancy Moran waarin nog meer fantastische details ter sprake komen kan hier beluisterd worden.

Uit: PNAS, Plosgenetics, wikipedia.

14 Reacties op “Het kleinste genoom

  1. antoinette duijsters augustus 6, 2010 om 11:08

    Zo als altijd, een uitstekend blog met nieuwe informatie al moet ik het langzaam en heel goed lezen om te begrijpen.
    maar ik ben geen microbiololoog:-)

  2. Pierra augustus 6, 2010 om 11:16

    @Antoinette, ik ook niet! Tenminste geen micro…
    Het interview is erg mooi en kon het niet laten er wat over te vertellen.
    Zoals altijd misschien iets te beknopt.

  3. Aad Verbaast augustus 6, 2010 om 11:33

    Interessant verhaal weer.
    Mooie vorm van samenwerking, en (voorzover ik het begrijp) nog uiterst efficiënt ook!
    Een knappe vondst😉

  4. Pierra augustus 6, 2010 om 11:48

    @Aad, heel efficient blijkbaar. In eerste instantie (270 miljoen jaar terug) zijn de insecten door de bacterien besmet, dus van wie de ‘vondst’ is of wie wie gevonden heeft mag Joost weten😉
    Er zijn nog meer voorbeelden waarbij de productie van toxines door de symbiont bladluis beschermt tegen aanvallen van wespen. Dat komt allemaal in het interview voorbij dat wel 50 minuten duurt.

  5. ingStHawk augustus 6, 2010 om 13:04

    Wat een bizar en fascinerend verschijnsel is het toch, dat samen optrekken door de tijd en intussen je overtollige bagage kwijtraken.
    Wat ik nooit begrepen heb is hoe (in dit geval) zo’n cicade het voor elkaar heeft gebokst om die bacterie aan zijn nageslacht door te geven. Het interview moet ik nog beluisteren, misschien wordt er daar iets over gezegd.

  6. Pierra augustus 6, 2010 om 13:29

    @ingStHawk,
    hoe de bacterie in de eicellen terecht komt wordt niet precies verteld, maar er wordt gezegd dat de moeder ervoor ‘zorgt’ dat de bacterien naar de eicellen geleid worden. Het kan zijn dat de bacterie in eerste instantie een secondaire symbiont was die van gastheer kon wisselen, zoals de meeste infectie-bacterien en dat deze zich vervolgens aangepast heeft aan zijn gastheer en andersom (co-adapatie wordt dat genoemd).
    Het interview is echt de moeite waard, omdat (eindelijk) Carl Zimmer te horen is en omdat er erg duidelijk gesproken wordt.
    De korte versie is het streambalkje op de site en duurt ongeveer 35 minuten. Deze gaat voornamelijk over de sharpshooter. De langere versie is alleen als gedownloadde MP3 te horen. Daarin wordt het gesprek voortgezet en gaat over symbiose tussen bacteriofagen, bacterien en bladluizen. Nog complexer maar ook erg mooi. Het is erg leuk om te luisteren want mijn bericht is wel heel erg ingekort.

  7. StadsfotograafVelsen augustus 6, 2010 om 15:02

    Dank je wel, erg interessant.
    Ik word graag ’s nachts wakker gehouden door cicaden🙂

  8. Pierra augustus 6, 2010 om 15:38

    Hier zijn ze in de zomer ook s’avonds te horen. Erg mooi.
    Maar ik blijf er gelukkig niet wakker van al las ik dat ze in Afrika wel erg luid kunnen zijn, tot de pijngrens.

  9. zilver met sleutel in het slot. augustus 6, 2010 om 17:09

    Heel secuur moet ik het nog een paar keer overlezen, vind het heel bijzonder om hier meer over te horen.

  10. Pierra augustus 6, 2010 om 17:28

    @zilver (met sleutel in het slot), ze blijven doorgaan met uitzoeken hoe het nu precies zit, dus wie weet horen we er binnenkort meer van.

  11. Terrence augustus 7, 2010 om 19:51

    Gaaf beestje is het, ik zou wel graag willen weten hoe ze worden overgedragen van moeder op dochter (waarschijnlijk komt dat in de toekomst nog) en die fylogenetische bomen klinken ook erg interessant.
    Mooi geschreven🙂

  12. Pierra augustus 8, 2010 om 07:56

    @Terrence, ja dat zou leuk zijn om te weten. Misschien weten ze het al maar dit was niet het onderwerp van discussie tijdens het interview
    Dank je,

  13. ron augustus 8, 2010 om 21:41

    Ze kunnen niet zonder elkaar leven, en toch is het geen liefde.😉
    Wat een wonderlijke wezens leven er toch. Weer heel interessant, Pierra.

  14. Pierra augustus 9, 2010 om 08:42

    @ron, het begon ooit als een infectie en heeft zich daarna ontwikkeld als een symbiose. Dit is inderdaad geen liefde maar pure noodzaak geworden.
    Dank je.

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: