2 년 전, Nancy Moran은 Yale University에서 Austin의 텍사스 대학교로 120,000 꿀벌과 함께 이사했습니다. 꿀벌은 대규모 사회 집단에 사는 것으로 유명하지만 모란은 벌집 이상에 관심이있었습니다.
꿀벌과 미생물 총은 공생의 한 가지 예일뿐입니다. 두 종의 밀접한 관계는 일반적으로 두 종 사이의 밀접한 관계입니다. 공생은 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 깨끗한 물고기는 다른 물고기에서 죽은 피부를 닦고 그 과정에서 식사를 얻습니다. 우리의 내장 안에 사는 무수한 미생물은 특정 음식을 소화하는 데 도움이됩니다.
그러나 Moran의 작품의 대부분은 더 깊은 파트너십에 중점을 두었습니다. 더 깊은 파트너쉽에 중점을 두었습니다. 하나는 숙주에서 자손으로 전달되는 endosymbionts로 알려진 미생물과 관련이 있습니다. 캘리포니아 대학교 (University of California)의 세균 학자 인 데이비스 (Davis)의 공동 작업자 인 폴 바우 만 (Paul Baumann)과 함께 모란은 이러한 호스트 미묘한 관계의 엄격하게 짜여진 성격을 발견했습니다. 많은 쌍이 서로 완전히 의존하게되었으며 일부는 유전자를 교환했습니다. 그녀의 연구는 주로 식물에 침입하는 aphids, 수액 수유 곤충에 중점을 두었습니다. 진딧물은 buchnera aphidicola라는 미생물 없이는 살아남을 수 없습니다 곤충 안에 살고 필수 영양소를 제공하는 것.
모란은 현재 꿀벌들과 비슷한 일을하고 있으며, 그녀의 연구는 결국 과학자들이 식민지 붕괴 장애, 신비한 전염병 인 꿀벌 인구를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 모란은 진화론 생물 학자의 관점이 인간의 미생물 (인간 안팎에 사는 미생물 수집)의 작업에 대한 중요한 통찰력을 제공하기를 희망합니다.
.Quanta Magazine 7 월 비엔나에서 열린 분자 생물학 및 진화 회의 협회에서 Moran과 대화를 나누었으며, 그녀는 꿀벌에 대한 최신 연구를 발표했습니다. 인터뷰의 편집 및 응축 버전이 다음과 같습니다.
Quanta Magazine :1980 년대에 시작했을 때의 공생 분야는 어땠습니까?
Nancy Moran :당시 생물학의 프린지 주제였습니다. 대부분의 공생체는 호스트 밖에서 공부할 수 없으며 모두가 그들을 무시하고있었습니다. 그들을 연구하기위한 매우 제한된 도구가있었습니다. 그런 다음 1980 년대에 새로운 분자 방법이 DNA를 증폭시킨 다음 시퀀싱하기 위해 이용 가능하게되었습니다.
이 도구를 어떻게 사용하여 공생을 연구 했습니까?
우리가 한 첫 번째 일 중 하나는 진딧물과 상주 박테리아를위한 진화 나무를 만드는 것이 었습니다. buchnera . 우리는 진딧물이 처음 등장한 이후로 1 억 년 이상 코비를했다고 생각했습니다. 진딧물은 기본적으로 공생 없이는 존재하지 않습니다. 우리는 그 패턴이 상당히 널리 퍼져 있음을 알았습니다. 곤충의 주요 그룹은 공생체가 있었기 때문에 진화했습니다.
Symbionts는 곤충 호스트를 어떻게 도울 수 있습니까?
그들은 종종 영양을 제공합니다. 진딧물은 식물 수액에 살고 있으며, 필수 아미노산이 모두 없기 때문에 동물에게는 부적합합니다. buchnera 그들에게 필수 아미노산을 만듭니다. 혈액을 먹는 Tsetse Fly에는 B 비타민을 만드는 공생체가 있습니다. 유전체학을 사용하여 아미노산이나 비타민과 같은 영양소를 만드는 데 필요한 정확한 유전자를 찾을 수있었습니다.
공생체는 호스트에 대한 응답으로 어떻게 변합니까?
우리가 공생 박테리아의 전체 게놈을 시퀀싱하기 시작했을 때, 우리는 그들이 유전자 진화의 특이한 패턴을 가지고 있음을 깨달았습니다. 내배엽은 종종 많은 유전자를 잃습니다. 사실, 일부 내부 상징 게놈의 극단적 인 깡패는 우리가 시작했을 때 놀랍습니다. 그래서 우리는 초기 결과를 믿지 않았습니다. 진딧물- buchnera 사례, Buchnera buchnera의 게놈 크기 Symbiont는 e 크기의 7 배인 것으로 예상되었다. coli 게놈, 실제로 크기의 1/10 일만했을 때!
Symbiont가 호스트와 매우 밀접하게 통합되면 결과는 완전히 새로운 생물, 호스트 및 공생의 융합과 같은 기능으로, 이제 어느 쪽이든 단독으로 존재하지 않는 기능이 있습니다.
.때때로 공생 관계가 단순히 호스트와 공생보다 더 복잡하다는 것을 발견했습니다. 당신은 우리에게 모범을 줄 수 있습니까?
진딧물에는 hamiltonella defensa라는 공생 박테리아가 있습니다 말벌으로부터 그들을 보호합니다. 그러나 박테리아는 특정 바이러스에 감염된 경우에만 보호됩니다. 따라서 교반기 내에서 진딧물 내의 바이러스는 그들 모두를 보호하고 있습니다. 다단계 시스템입니다. 진딧물이 말벌에 저항하는 경우 세 가지 이점 모두.
나는 진화 중에 나오는 이러한 것들의 복잡성에 끌 렸다고 생각합니다. 그들은 너무 복잡하고 정교 해 보이지만 선택이 다른 수준에서 어떻게 행동했는지 생각하면 이해할 수 있습니다.
공생이라는 용어는 일반적으로 두 종 사이의 유용한 관계를 나타냅니다. 그러나 당신은 그것이 단점을 가질 수 있다고 경고합니다.
공생이 항상 좋은 것은 아닙니다. 박테리아의 진화론 적 관심은 숙주의 또는 그들에 반대하는 것과 일치 할 수 있습니다. 공생 박테리아는 숙주가 더 오래 살 수 있도록 숙주 혜택을 받기 위해 진화 할 수 있습니다 (그리고 박테리아를위한 집을 계속 제공합니다). 또는 박테리아는 숙주를 죽일 수 있으므로 숙주 시체가 미생물을 분산시킬 수 있습니다. 예를 들어, Photorhabdus luminescens 선충 벌레의 직감 공생입니다. 선충은 곤충을 식민지화하고 p. 루미네스칸 선충을 빠져 나와 곤충을 감염시키고 죽인다. 그런 다음 선충이 박테리아를 가져 와서 새로운 숙주로 여행합니다.
지난 몇 년 동안, 당신은 진딧물과 endosymbionts를 연구하는 것에서 꿀벌과 미생물로 옮겼습니다. 변화에 영감을 준 것은 무엇입니까?
유기체가 생존해야하기 때문에 내생화 실험을 수행하는 것은 매우 어렵습니다. symbiont를 제거하고 어떤 일이 일어나는지 볼 수 없습니다.
무엇이 당신을 꿀벌에게 끌어 냈습니까?
꿀벌은 사회적 곤충으로 미생물이 동물에서 동물로 옮겨 질 수있는 기회를 제공합니다. 이런 식으로, 꿀벌 미생물 군은 인간 미생물 군과 매우 비슷합니다.
꿀벌 미생물 군집이 인간 버전을 이해하는 데 어떻게 도움이 될 수 있습니까?
사람들이 고유 한 미생물 모음을 가지고있는 것처럼 다른 꿀벌 식민지는 다른 유전자 수집과 다른 균주를 가지고 있습니다.
인간 미생물 연구에서, 미생물 군과 건강 사이의 연관성은 상관 관계가있다. 우리는 원인 데이터가 거의 없습니다. 꿀벌에서는 더 직접적인 실험을 할 수 있습니다. 우리는 식민지에 무언가를하고 그것이 번창하는지 실패하는지 볼 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 실험실에서 번데기를 분리하고 신흥 성인 꿀벌을 특정 박테리아로 접종합니다. 더 간단한 시스템이지만 여전히 복잡합니다.
꿀벌 건강에 대해 무엇을 배우고 싶습니까?
미생물이없는 깨끗한 꿀벌은 음식 부족, 스트레스 및 병원체와 같은 환경 문제를 다루는 데 더 나빠질 수 있습니다. 특정 박테리아 균주가 종의 가장 흔하고 치명적인 병원체 인 RNA 바이러스로 꿀벌을 보호 할 수 있다는 증거가 있습니다. 바이러스는 꿀벌에서 널리 퍼져 있으며 일부 식민지는 죽이지 만 다른 식민지에서는 무해한 것처럼 보입니다. 왜? 아마도 마이크로 바이 옴과 식민지가 얼마나 탄력적인지와 관련이 있습니다.
Quanta Magazine의 Bill McCullough
비디오 : 모란은 식민지 붕괴 장애가 어떻게 그녀가 꿀벌의 내장에 사는 박테리아를 연구하게했는지 설명합니다.
당신의 작업은 식민지 붕괴 장애의 잠재적 원인을 식별 할 것인가?
이 시점에서는 추측 일뿐입니다. 그러나 자연적으로 발생하는 꿀벌 식민지는 다른 식민지에 거의 노출되지 않는다고 상상할 수 있습니다. 미생물은 숙주 식민지가 살아남는 경우에만 살아남을 것입니다. 그러나 상업용 꿀벌은 야생보다 더 가까이 올라가므로 식민지 사이에 미생물이 퍼질 기회가 더 많습니다. 식민지를 많이 가지고 몇 피트 떨어져 있다면, 미생물의 관점에서 더 큰 이점이있는 조건을 만들 수 있습니다. 식민지에 유해한 박테리아 (예 :꿀벌이 설사를 일으키고 미생물을 퍼뜨리는) 박테리아를 선택할 수 있습니다. 인간 병원체를 기반으로 한 모델링 연구는 많은 사회적 접촉이 더 험한 미생물을 만들 수 있음을 시사합니다.
지난 30 년 동안 공생은 인기없는 연구 영역에서 트렌디 한 주제로 전환했습니다. 인간 미생물 군집은 수천 개의 간행물의 주제입니다. 최신 연구에서 누락 된 것은 무엇입니까?
요즘에는 다양한 미생물 총이 좋다고 가정하는 많은 헤드 라인이 보입니다. 진화론 생물 학자를 제외한 생물 학자들 사이에서도 일반적인 어조는 그것이 모두 유익하다는 것입니다. 그러나 다양성은 좋거나 나쁘다. 진화론 적 관점은 약간의 균형을 제공 할 수 있습니다. 우리는 숙주와 미생물 사이, 숙주 내부에 사는 다른 종류의 박테리아와 같은 다른 수준의 진화 과정을 이해해야합니다.
