I ricercatori dell'Università del Montana hanno fatto un'altra scoperta a livello cellulare per aiutare a comprendere i processi di base di tutta la vita sul nostro pianeta, questa volta all'interno degli insoliti batteri che hanno vissuto all'interno degli insetti cicale da quando i dinosauri vagavano per la Terra.

Negli ultimi 70 milioni di anni, i batteri hanno subito adattamenti estremi per vivere all'interno dei corpi degli insetti, perdendo tra il 95 e il 97 percento stimato dei loro geni e risultando in alcuni dei genomi più piccoli conosciuti da qualsiasi organismo. Nel processo, hanno perso la capacità di vivere ovunque al di fuori delle cicale.

"I complessi simbiotici della cicala sono molto diversi da qualsiasi altro organismo conosciuto, "ha detto Matt Campbell, uno studente laureato in messaggistica unificata che studia le cicale nel laboratorio del professore associato John McCutcheon di biologia della messaggistica unificata, con sede presso la Divisione di Scienze Biologiche.

Molti insetti vivono in associazioni molto strette con benefici, o "simbiotico, " batteri. Queste simbiosi batteriche sono di fondamentale importanza per gli insetti che consumano solo un tipo di cibo a cui mancano alcuni nutrienti essenziali. Gli esempi includono i pidocchi che si nutrono di sangue e gli insetti che si nutrono di linfa delle piante - afidi, cicale e cicale.

La ricerca UM ha dimostrato che i batteri simbionti delle cicale producono aminoacidi e vitamine di cui i loro ospiti insetti hanno bisogno per crescere e riprodursi. Durante tre stagioni sul campo studiando una cicala sudamericana, Il ricercatore post-dottorato di UM Piotr Lukasik ha scoperto che molti dei singoli batteri simbionti della specie si sono evoluti in complessi di diversi tipi di batteri nella stessa cicala.

"Attraverso questo processo, i singoli batteri hanno perso molti geni e ora dipendono l'uno dall'altro perché ogni tipo contiene elementi unici, geni essenziali, "Lukasik ha detto. "I diversi tipi devono lavorare tutti insieme per fornire gli amminoacidi e le vitamine che il loro ospite cicala richiede".

Una diversa specie di cicala, situato negli Stati Uniti orientali, contiene dozzine di piccoli, tipi di batteri in rapida evoluzione. I singoli tipi contengono tipicamente pochi geni riconoscibili e sono distribuiti tra diversi compartimenti cellulari all'interno di una cicala in un modo che non è completamente compreso.

"Le cicale ospitano complessi simbiotici piuttosto che un singolo, batteri ben educati, che potrebbe essere una sfida per la specie, "Lukasik ha detto. "Dopo tutto, quando hai bisogno di un pasto - che si tratti di una vitamina richiesta da una cicala o di una pizza bramata da uno studente affamato - è più facile ottenerla da un'unica fonte piuttosto che metterla insieme da diverse fonti".

I ricercatori ritengono che questa evoluzione del batterio sia avvenuta per caso, e pur non essendo d'aiuto alla cicala, le creature microscopiche devono rimanere a lungo perché la cicala ora richiede loro di sopravvivere.

"Infatti, le cicale con i cicli vitali più lunghi sono anche quelle con i simbionti batterici più folli, " ha detto Lukasik.

La ricerca è stata recentemente pubblicata su Biologia attuale articolo "Degradazione idiosincratica del genoma in un endosimbionte batterico di cicale periodiche, " così come nello studio "Origini multiple di complessi endosimbiotici interdipendenti in un genere di cicale" nell'ultimo numero di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d'America.