Transition of a Yeast Endosymbiont from a Free-living to Host-reliant Lifestyle Through Gene Loss and Horizontal Gene Transfer
Diese Studie charakterisiert *Brevibacillus rhodotorulae* sp. nov., einen neuartigen bakteriellen Endosymbionten der Hefe *Rhodotorula mucilaginosa*, der durch umfangreichen Genverlust und den Erwerb eines pilzlichen Gens, das einen kritischen Stoffwechselweg wiederherstellt, von einem frei lebenden zu einem wirtshängigen Lebensstil übergeht.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich ein winziges, freiheitsliebendes Bakterium namens Brevibacillus sp. TJ4 vor, das beschlossen hat, in eine ganz bestimmte Nachbarschaft zu ziehen: in das Innere einer Hefezelle namens Rhodotorula mucilaginosa. Diese Hefe ist wie ein belebter Apartmentkomplex, der bereits mehrere andere bakterielle Mieter beherbergt.
Hier ist die Geschichte, wie sich TJ4 langsam von einem „Freiberufler“, der auf der eigenen Hand allein überleben kann, in einen „Mieter“ verwandelt, der ohne seinen Vermieter nicht auskommt.
Der Umzug vom Freiberufler zum abhängigen Mieter
Stellen Sie sich TJ4 wie einen Handwerker vor, der früher sein eigenes Werkzeugkasten bei sich trug, sein eigenes Essen kaufte und sein eigenes Dach reparierte. Er konnte überall leben. Aber jetzt, wo er in das Hefe-Apartment gezogen ist, beginnt er, seine Werkzeuge zu verlieren.
Wissenschaftler fanden heraus, dass TJ4s genetische „Bedienungsanleitung“ (sein Genom) viele der Kapitel verloren hat, die es früher einmal hatte. Es hat die Baupläne für die Herstellung eigener Kohlenhydrate, Aminosäuren, Vitamine und anderer essenzieller Nährstoffe verloren. Es ist, als hätte der Handwerker seinen Hammer und Schraubendreher weggeworfen, weil der Vermieter (die Hefe) alles bereitstellt, was er braucht. Aus diesem Grund wird TJ4 auxotroph – ein schickes Wort dafür, dass es die Fähigkeit verloren hat, sein eigenes Essen herzustellen, und nun vollständig darauf angewiesen ist, dass die Hefe es füttert.
Das große genetische Durcheinander
Als Wissenschaftler die Bedienungsanleitung von TJ4 mit anderen Bakterien derselben Familie verglichen, bemerkten sie etwas Chaotisches. Die Seiten wurden neu angeordnet, und die Reihenfolge der Kapitel war völlig durcheinandergebracht. Es ist, als hätte jemand ein Kartenspiel wild gemischt und die Karten dann in einer neuen, chaotischen Reihenfolge wieder zusammengeklebt.
Aber der interessanteste Teil war, dass TJ4 nicht nur Seiten verloren hat; es hat auch neue Seiten gestohlen.
Der „Dieb“ und das „Geschenk des Vermieters“
TJ4 hat Gene von seinen Nachbarn aufgeschnappt. Es hat einige von Viren (Bakteriophagen) gestohlen und einige von den anderen Bakterien, die im selben Hefe-Apartment leben.
Der größte Raubzug war jedoch ein direkter Diebstahl vom Vermieter selbst. TJ4 hat ein spezifisches Gen namens AroQ direkt aus der eigenen DNA der Hefe gestohlen.
Um zu verstehen, warum das wichtig ist, stellen Sie sich vor, die Hefe besitzt eine spezielle Küchenmaschine (den Shikimat-Weg), die eine lebenswichtige Zutat herstellt, die TJ4 benötigt. TJ4 besaß früher seine eigene, kaputte Version dieser Maschine. Indem es die funktionierende Version des Gens von der Hefe stahl, hat TJ4 im Grunde das System des Vermieters „gehackt“. Es besitzt nun eine funktionierende Maschine, die exakt wie die der Hefe aussieht, was es ihm ermöglicht, diese lebenswichtige Zutat wieder herzustellen – aber nur, weil es den Bauplan vom Wirt geliehen hat.
Die neue Identität
Aufgrund dieser einzigartigen Lebensweise – im Inneren der Hefe zu leben, von ihr abhängig zu sein und ihre Gene zu stehlen, um zu überleben – haben Wissenschaftler diesem Bakterium einen neuen Namen gegeben: Brevibacillus rhodotorulae.
Kurz gesagt, diese Arbeit beschreibt ein Bakterium mitten in einer Transformation. Es gibt langsam seine Unabhängigkeit auf, verliert seine eigene Fähigkeit zu überleben und wird zu einem dauerhaften, abhängigen Bewohner innerhalb einer Hefezelle, der gestohlene genetische Werkzeuge nutzt, um diese Vereinbarung zum Laufen zu bringen.
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