Jak se legionela stala symbiontem vší?

Legionely jsou bakterie, které rády pronikají do buněk hostitele. Známe je hlavně jako významné a obávané patogeny, které proslavila legionářská nemoc. To je těžký zápal plic, při němž asi 10 procent nakažených zemře. V prostředí žijí legionely převážně v biofilmech ve vodě, kde se stávají vnitrobuněčnými symbionty améb a dalších prvoků. Proto nepřekvapí, že známé druhy legionel byly popsány buď z nemocnic anebo z vodních zdrojů. Jedinou výjimku v tomto směru představuje vnitrobuněčný symbiont vší Polyplax serrata a Polyplax spinulosa, které žijí na hlodavcích. Jak se ale z legionely mohl stát symbiont parazitů hlodavců? 

Odpověď na tuto otázku hledal se svými kolegy Václav Hypša z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a Biologického centra AV ČR. Nejprve přečetli kompletní sekvenci DNA genomu legionely ze vší, a poté ji porovnali s genomy jiných legionel i s genomy jiných symbiontů hmyzu. Pomocí fylogenetické analýzy potvrdili, že dotyčná bakterie je skutečně zástupcem rodu Legionella, a navrhli ji pojmenovat jako Legionella polyplacis. Z jejich výsledků vyplývá, že genom této symbiotické legionely prochází masivní degenerací, včetně podstatného zmenšení genomu, což je u vnitrobuněčných symbiontů častým jevem. 

V některých znacích se genom studované legionely přizpůsobuje životu uvnitř vší stejným způsobem, jako tomu je u dalších vnitrobuněčných symbiontů vší, bakterií rodu Riesia  a Puchtella. V jiných znacích se zase legionela od těchto bakterií liší. Analýzy sekvencí rovněž ukazují, že v evoluci genomu legionely Legionella polyplacis sehrál významnou roli horizontální přenos DNA. Během tohoto procesu dochází k přenosu částí sekvencí DNA nebo i celých genů či soustav genů mezi bakteriemi. Týká se to například kompletního biotinového operonu, tedy sekvence zodpovědné za tvorbu biotinu neboli vitamínu B7. Horizontální přenos biotinového operonu zároveň zřejmě podstatně usnadnil přechod legionely do role vnitrobuněčného symbionta vší. 

Říhová, J., Nováková, E., Husník, F., Hypša, V. 2017. Legionella Becoming a Mutualist: Adaptive Processes Shaping the Genome of Symbiont in the Louse Polyplax serrata. Genome Biology and Evolution 9: 2946–2957.

 Kontakt: prof. RNDr. Václav Hypša, CSc. (vacatko at paru.cas.cz)


O přírodovědě.cz

Edukačně-popularizační portál Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích určený pro středoškoláky, jejich vyučující, ale i veřejnost. Představujeme zde naše aktivity, výzkumy a objevy.