Продуманное управление фермами, выращивающими термитный грибТермиты, выращивающие грибы, являются доминирующими разложителями растений в (суб) тропических странах Африки к югу от Сахары и Юго-Восточной Азии, где они в некоторых районах разлагают до 90% всего мертвого растительного материала.
Они достигают почти полного разложения растений за счет сложного многоступенчатого сотрудничества между грибами Termitomyces и кишечными бактериями, при этом термиты управляют этими симбионтами, предоставляя отделы кишечника и инфраструктуру гнезд. Исследователи из Центра социальной эволюции, факультета биологии Копенгагенского университета и Пекинского института геномики (BGI, Китай) обнаружили это, проанализировав гены разложения растений при первом секвенировании генома термитов, выращивающих грибы, и их грибных культур, а также бактериального кишечника. сообщества.Термиты управляют своей грибной фермой высоко структурированным образом.
Старшие рабочие-термиты собирают растительный материал и приносят его в гнездо. Молодые рабочие поедают растительный материал вместе с грибковыми спорами Termitomyces, и эта смесь спор растений испражняется как новый слой грибного сада. В саду Termitomyces быстро растет на растительном субстрате до тех пор, пока он не будет использован, после чего более старые термиты поедают грибной сад. К тому времени почти все органическое вещество было разрушено.
«Пока мы сосредоточились на грибке, который питает термитов, теперь ясно, что кишечные бактерии термитов играют важную роль в обеспечении высокой эффективности симбиоза», — говорит доцент Майкл Поулсен, возглавлявший работу. «Но для анализа ферментов, участвующих в разложении растений, потребовались огромные усилия по секвенированию генома самого термита, его грибка и нескольких метагеномических процессов в кишечнике», — добавляет доцент Гоцзе Чжан, который осуществил секвенирование генома в BGI Shenzhen.Симбиотическое сообщество, оптимизированное для эффективного разложения растенийЗамечательные 86% всех семейств ферментов гликозидгидролаз, известных из живых организмов, присутствовали в сельскохозяйственном симбиозе.
Грибок кодировал ферменты, необходимые для обработки сложных углеводов, в то время как кишечные микробы вносили ферменты для окончательного переваривания олигосахаридов. Таким образом, первый кишечный проход в основном служит для инокуляции растительного субстрата грибковыми спорами, тогда как кишечные бактерии играют заметную роль в пищеварении во время второго кишечного пассажа.Колонии термитов основаны единственной королевой и королем, которые расходятся по воздуху, но теряют крылья, запираясь на всю жизнь в подземных королевских покоях. По мере роста колонии королева разрастается до гигантских размеров и становится машиной для откладывания яиц.
Королевская пара может выживать десятилетиями и содержать очень большую колонию недолговечных рабочих и солдат, которые берут на себя все обязанности колонии. Метагеномный анализ кишечника матки показал, что он содержит очень упрощенное бактериальное сообщество, в котором отсутствуют ферменты разложения растений.
Это говорит о том, что королевская пара освобождена от обязанностей по разложению и получает от своих рабочих высококачественную грибную диету.Исследование финансировалось грантом STENO Датского совета независимых исследований | Естественные науки Майклу Поулсену, грант Датского национального исследовательского фонда передового опыта (DNRF57) Якобусу Дж.
Бумсме и международная стипендия Марии Кюри (300837) Гоцзе Чжану.