Meddomenski horizontalni zbritOFF

Raziskovalke in raziskovalci so odkrili, da se klopi pred obrambnim napadom človeške kožne mikrobiote branijo z baktericidnim toksinom, zapis za njegov gen pa so dobili od bakterij.

Klopi so ektoparaziti, za katere je značilna hematofagija – prehranjevanje s krvjo gostiteljev. Ko klop ugrizne, denimo v kožo človeka, se mora najprej spopasti z našo kožno mikrobioto, ki nas brani pred vdorom parazita. Ker imajo členonožci, med katere spadajo klopi, samo prirojeno imunost, so bili primorani v evolucijskem razvoju razširiti različne defenzivne strategije, s katerimi so se zmožni ubraniti pred napadi mikrobov iz okolja in gostiteljev.

Vse kaže, da je ena izmed takšnih strategij tudi prenesen bakterijski gen tae2, ki se je več kot 40 milijonov let nazaj s horizontalnim prenosom prenesel na vrsto ščitastih klopov Ixodes scapularis. Dolgo je v znanosti veljalo prepričanje, da se horizontalni prenosi dednega materiala dogajajo zgolj znotraj domene bakterij in arhej, vedno več pa je dokazov, da do teh prihaja tudi znotraj domene evkariontov. 

Kot pa kaže pričujoči primer, prihaja do horizontalnih prenosov celo med samimi domenami. Bakterijski gen tae2 sicer kodira za toksin, ki učinkovito razgradi celično steno gramnegativnih bakterij. Bakterije namreč v tekmovanju za hranila in prostor sintetizirajo različne protimikrobne molekule, s katerimi onesposobijo druge bakterijske tekmice.

Raziskovalna skupina je odkrila, da se je izvorno bakterijski gen strukturno in biokemijsko prilagodil ekološki niši klopov, kar pomeni, da klopni gen dae2 ne kodira več za identični toksin kot pri bakterijah. S testiranjem protimikrobnega delovanja toksina na različne kožne in okoljske bakterijske seve so dokazali, da ima toksin klopov celo širši spekter protimikrobnega delovanja, saj je sposoben luknjati tudi celične stene grampozitivnih bakterij. Pri tem pa selektivno deluje predvsem na grampozitivne bakterije, ki so simbionti v koži sesalcev.

Raziskovalna skupina je nato preverila, kdaj se v žlezah slinavkah klopov sproži prepisovanje gena dae2 in nadalje, ali vpliva na uspešnost prehranjevanja in obrambo pred mikrobioto gostiteljev. Rezultati odvzetih vzorcev sline klopov so pokazali, da se transkripcija gena dae2 sproži, ko ta zagrize v miš in pride v stik s krvjo. Nato so pri poskusni skupini klopov utišali izražanje gena dae2 s tehniko interferenčne RNK, ki razgradi zapis mRNK, da ne pride do translacije toksina. Po hranjenju so pri poskusni skupini ugotovili, da so bili klopi manjši in lažji, prav tako pa so pri njih ugotovili večje breme stafilokokov, ki so del mišje kožne mikrobiote in so za klope nevarni.

Vse to kaže v prid hipotezi, da je bilo za prehod na parazitsko obliko življenja klopov ključno pridobivanje protimikrobnih strategij. V primeru vrste ščitastih klopov Ixodes scapulari je bil to horizontalni prenos bakterijskega gena za antibakterijski toksin, ki se je nato specializiral za selektivno pobijanje bakterij kožne mikrobiote sesalcev.

Raziskava je sicer zanimiva tudi s konceptualne plati, saj kaže na prevečkrat zanemarjeno dejstvo, da pri srečanjih živali nikoli ne gre le za srečanje dveh organizmov, ampak je zraven vedno vpletena tudi tretja komponenta - njuna mikrobiota. V primeru pričujoče raziskave lahko uvidimo, kako nezanemarljivo vlogo igrajo mikroskopski simbionti pri preživetju, zdravju ali bolezni, čeprav se je ne zavedamo.