Strzyżak jeleni, a mucha tse tse

In english at the bottom of the page (Deer Ked and Tsetse Fly Share a Similar Symbiotic Bacteria – A Slave of Its Host )

Strzyżak jeleni, i mucha tse-tse mają podobną bakterię - niewolnika.

Spędziłem ostatnio trochę więcej czasu na badaniu strzyżaków jelenich w terenie. Opracowanie pewnie na wiosnę. Może do tego uda się zrobić badania genetyczne. A na razie mała ciekawostka, którą zauważyłem porównując muchę tse-tse ze strzyżakiem. 

Mucha tse-tse i strzyżak jeleni to stworzenia, które na pierwszy rzut oka mogą wydawać się różne, ale mają ze sobą wiele wspólnego. Oba należą do nadrodziny Hippoboscoidea, które specjalizują się w jednym – wysysaniu krwi ssaków. Choć tse-tse jest bardziej znana z Afryki i swojej roli w przenoszeniu śpiączki afrykańskiej, a strzyżak jeleni kojarzy się głównie z irytującymi atakami w lasach Europy, to jednak mają podobny wygląd i tryb życia. Oprócz upodobania do krwi są jajożyworodne. Rozwój jaj odbywa się wewnątrz organizmu samicy, tam też wykluwają się młode i wychodzą na świat.

Jednak chyba najciekawszym elementem ich organizmów jest to, że mają w sobie podobną bakterię, przenoszoną z pokolenia na pokolenie.

Wigglesworthia glossinidia brevipalpis i Candidatus Arsenophonus lipopteni to bakterie, które żyją wewnątrz tych  owadów i pomagają im w produkcji ważnych witamin. Mucha tse-tse, żywiciel Wigglesworthii, odżywia się wyłącznie krwią, która nie dostarcza wielu witamin z grupy B. Dzięki tym bakteriom mucha może się rozmnażać i prawidłowo rozwijać. Podobną rolę pełni endosymbiont Candidatus Arsenophonus lipopteni u strzyżaka jeleniego. Dieta tego owada również opiera się na krwi, a bakterie dostarczają witaminy, których w niej brakuje.

Te bakterie są całkowicie zależne od swoich gospodarzy, bo na drodze ewolucji straciły zdolność do samodzielnego życia. Mogą przetrwać tylko w ciele owada, gdzie znajdują idealne warunki do życia i wykonywania swojej roli. W zamian pomagają gospodarzowi przetrwać i dobrze funkcjonować.

Porównałem genomy (kody DNA) tych bakterii. Jak widać na obrazku, są bardzo podobne (duża ilość kolorowych pól - są one wspólne dla obu genomów). Czyli prawdopodobnie mają większość tak samo działających genów. Dla porównania zestawiłem genom bakterii strzyżaka, z bakterią mszycy, która też jest jej niewolnikiem ale ma inne funkcje - dostarcza aminokwasów. I tu podobieństwa są niewielkie. 

Strzyżak jeleni- zdjęcie własne

Tse tse - Wikipedia

Porównanie genomów z bazy NCBI zwizualizowałem w programie Mauve

11.2024

Deer Ked and Tsetse Fly Share a Similar Symbiotic Bacteria – A Slave of Its Host

Recently, I’ve spent more time studying deer keds in the field. The detailed report will likely be ready in the spring, and I hope to include genetic research in it. In the meantime, here’s a small observation I made while comparing the tsetse fly with the deer ked.

The tsetse fly and the deer ked are creatures that, at first glance, may seem different but share a lot in common. Both belong to the superfamily Hippoboscoidea, specialized in one thing – feeding on the blood of mammals. While the tsetse fly is more renowned in Africa for its role in transmitting African sleeping sickness, and the deer ked is mostly associated with its annoying attacks in European forests, they share a similar appearance and lifestyle. Besides their blood-sucking habits, they are both ovoviviparous. Eggs develop within the female’s body, where the larvae hatch and are birthed directly as young.

Perhaps the most fascinating feature of their biology is their relationship with a similar bacterium passed down from generation to generation.

Wigglesworthia glossinidia brevipalpis and Candidatus Arsenophonus lipopteni are bacteria that live inside these insects, assisting in the production of essential vitamins. The tsetse fly, host to Wigglesworthia, feeds exclusively on blood, which is deficient in many B vitamins. Thanks to these bacteria, the tsetse fly can reproduce and develop properly. Similarly, the endosymbiont Candidatus Arsenophonus lipopteni plays a comparable role in the deer ked. Its blood-based diet also lacks certain vitamins, which the bacteria supply.

These bacteria are entirely dependent on their hosts, having lost the ability to live independently over the course of evolution. They can only survive inside the insect's body, where they find ideal conditions for life and perform their vital functions. In return, they help their hosts thrive and function effectively.

I compared the genomes (DNA sequences) of these bacteria. As shown in the image, they are very similar (the large number of colorful blocks indicates shared regions in both genomes). This suggests they likely have many identical functional genes. For comparison, I also aligned the genome of the deer ked's bacteria with the genome of a symbiotic bacteria in aphids, which also acts as a "slave" but serves different functions, providing amino acids. Here, the similarities are minimal.

• Deer Ked – Photo by me

• Tsetse Fly – Source: Wikipedia

• Genome comparisons were visualized using Mauve, with data from the NCBI database.