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Blochmannia

Al igual que otras especies del género de hormigas Camponotus ( hormigas carpinteras ), C. pennsylvanicus, que anida en la madera (mostrada aquí), posee el endosimbionte bacteriano obligado Blochmannia .

Blochmannia es un género de bacterias simbióticas que se encuentran en las hormigas carpinteras (género Camponotus ) y sus aliados en la tribu Camponotini . Hasta 2014, Blochmannia se ha descubierto en los intestinos de más de 60 especies en 6 géneros dentro de Camponotini, y se predice que será omnipresente en toda la tribu. [2] [3] [4] [5] Blochmannia fue descubierto por primera vez por el zoólogo Friedrich Blochmann en 1887, quien describió "estructuras similares a bacterias" en los ovarios y el intestino medio de Camponotus ligniperdus en 1887. [6] [7] En 2000, Candidatus Blochmannia fue propuesto como su propio género. [7]

Biología

Las bacterias Blochmannia se encuentran en los intestinos medios y ovarios de las hormigas camponotinas. [6] Dentro del intestino medio, se encuentran grandes cantidades de Blochmannia en bacteriocitos en la capa epitelial del intestino. [8] Blochmannia es importante en la síntesis de aminoácidos esenciales y no esenciales, incluyendo la tirosina , y ayuda a la hormiga a procesar el nitrógeno. [2] [9] La bacteria Blochmannia mejora la nutrición de las hormigas y, al hacer esto, también es importante para la salud general de la colonia de hormigas . [9] Según el estudio de Zientz et al., Blochmannia mejora la salud de la colonia de hormigas en su conjunto porque las hormigas obreras utilizan un sistema de " trofalaxis y regurgitación" para proporcionar alimento a la colonia. [9] Cuando se compararon las colonias de control que tenían Blochmannia con grupos donde las hormigas obreras habían recibido antibióticos para reducir sus niveles de Blochmannia , la salud de la colonia de control fue superior. [9] Zientz propone que esta aptitud superior de las colonias de hormigas de control probablemente se deba a que Blochmannia mejora la calidad nutricional del alimento que las hormigas obreras suministran a las hormigas jóvenes, ya que los efectos de Blochmannia sobre la salud parecen disminuir con la maduración de las hormigas. [9]

Las bacterias Blochmannia son sensibles al calor. En un experimento, cuando se expuso a una temperatura elevada de 37,7 °C (99,87 °F) durante 4 semanas, más del 99 % de las Blochmannia desaparecieron. [10] Sin embargo, incluso después de 16 semanas de exposición a este calor, sobrevivieron pequeñas cantidades de Blochmannia . [10] Según los investigadores Fan y Wernegreen, este experimento sugiere que las Blochmannia en las hormigas podrían ser vulnerables a los efectos del calentamiento global . [10]

Evolución

La endosimbiosis , o cuando las bacterias Blochmannia y las hormigas hospedadoras se unieron, ocurrió hace unos 30 a 40 millones de años. [2] Al comparar dos especies de Blochmannia que divergieron evolutivamente hace unos 15 a 20 millones de años, la similitud extrema entre sus genes significa que las bacterias Blochmannia tienen altos niveles de conservación genética . [11] Las altas cantidades de conservación genética sugieren que los genes de Blochmannia carecen de algunos mecanismos de recombinación . [11]


Referencias

  1. ^ "Puerta de enlace del explorador de genoma de Candidatus Blochmannia floridanus (Candidatus Blochmannia floridanus)". El explorador de genoma de la UCSC . Grupo de bioinformática genómica de la UC Santa Cruz.
  2. ^ abc Feldhaar, Heike; Straka, Josef; Krischke, Markus; Berthold, Kristina; Stoll, Sascha; Mueller, Martin; Gross, Roy (2007). "Mejora nutricional de las hormigas carpinteras omnívoras por el endosimbionte Blochmannia". BMC Biology . 5 (1): artículo n.° 48. doi : 10.1186/1741-7007-5-48 . PMC 2206011 . PMID  17971224. 
  3. ^ He, Hong; Wei, Cong; Wheeler, Diana (20 de abril de 2014). "Las comunidades bacterianas intestinales asociadas con hormigas criadas en laboratorio y recolectadas en el campo de Camponotus fragilis (Formicidae: Formicinae)". Microbiología actual . 69 (3): 292–302. doi :10.1007/s00284-014-0586-8. PMID  24748441. S2CID  16285607.
  4. ^ Sameshima, Shinya; Hasegawa, Eisuke; Kitade, Osamu; Minaka, Nobuhiro; Matsumoto, Tadao (1999). "Comparación filogenética de endosimbiontes con sus hormigas hospedadoras basada en evidencia molecular". Zoological Science . 16 (6): 993–1000. doi :10.2108/zsj.16.993. hdl : 2115/66620 .
  5. ^ Wernegreen, Jennifer J.; Kauppinen, Seth N.; Brady, Seán G.; Ward, Philip S. (16 de diciembre de 2009). "Una simbiosis nutricional engendró otra: evidencia filogenética de que la tribu de hormigas Camponotini adquirió Blochmannia al cuidar insectos que se alimentaban de savia". BMC Evolutionary Biology . 9 (1): 292. Bibcode :2009BMCEE...9..292W. doi : 10.1186/1471-2148-9-292 . ISSN  1471-2148. PMC 2810300 . PMID  20015388. 
  6. ^ ab Sauer, Christina; Dudaczek, Dieter; Hölldobler, Bert; Gross, Roy (septiembre de 2002). "Localización tisular de la bacteria endosimbiótica "Candidatus Blochmannia floridanus" en adultos y larvas de la hormiga carpintera Camponotus floridanus". Microbiología aplicada y ambiental . 68 (9): 4187–4193. Bibcode :2002ApEnM..68.4187S. doi :10.1128/AEM.68.9.4187-4193.2002. PMC 124124 . PMID  12200264. 
  7. ^ ab Sauer, Christina; Stackebrandt, Erko; Gadau, Jürgen; Hölldobler, Bert; Gross, Roy (2000). "Relaciones sistemáticas y coespeciación de endosimbiontes bacterianos y sus especies hospedantes de hormigas carpinteras: propuesta del nuevo taxón Candidatus Blochmannia gen. nov". Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 50 (5): 1877–1886. doi : 10.1099/00207713-50-5-1877 . PMID  11034499.
  8. ^ Schröder, Doris; Deppisch, Heike; Obermayer, Malu; Krohne, Georg; Stackebrandt, Erko; Hölldobler, Bert; Goebel, Werner; Gross, Roy (agosto de 1996). "Bacterias endosimbióticas intracelulares de especies de Camponotus (hormigas carpinteras): sistemática, evolución y caracterización ultraestructural". Microbiología molecular . 21 (3): 479–489. doi :10.1111/j.1365-2958.1996.tb02557.x. ISSN  0950-382X. PMID  8866472.
  9. ^ abcde Zientz, Evelyn; Beyaert, Ivo; Gross, Roy; Feldhaar, Heike (septiembre de 2006). "Relevancia de la endosimbiosis de Blochmannia floridanus y hormigas carpinteras en diferentes etapas del ciclo de vida del huésped". Microbiología aplicada y ambiental . 72 (9): 6027–6033. Bibcode :2006ApEnM..72.6027Z. doi :10.1128/AEM.00933-06. PMC 1563639 . PMID  16957225. 
  10. ^ abc Fan, Yongliang; Wernegreen, Jennifer (octubre de 2013). "No aguantan el calor: las altas temperaturas agotan los endosimbiontes bacterianos de las hormigas". Ecología microbiana . 66 (3): 727–733. Bibcode :2013MicEc..66..727F. doi :10.1007/s00248-013-0264-6. PMC 3905736 . PMID  23872930. 
  11. ^ ab Degnan, Patrick; Lazarus, Adam; Wernegreen, Jennifer (agosto de 2005). "La secuencia del genoma de Blochmannia pennsylvanicus indica tendencias evolutivas paralelas entre los mutualistas bacterianos de insectos". Genome Research . 15 (8): 1023–1033. doi :10.1101/gr.3771305. PMC 1182215 . PMID  16077009.