Что такое муравей-джек-джемпер: узнайте об австралийской борьбе с муравьем-джеком


Автор: Мэри Х. Дайер, заслуженный писатель о садах

У муравьев-джек-прыгунов есть шутливое название, но в этих агрессивных прыгающих муравьях нет ничего смешного. На самом деле, укусы муравьев джемпера могут быть чрезвычайно болезненными, а в некоторых случаях и даже опасными. Читайте дальше, чтобы узнать больше.

Джек Джемпер Муравей Факты

Что такое муравей-джемпер? Муравьи-прыгуны относятся к роду прыгающих муравьев, обитающих в Австралии. Это большие муравьи, размером около 4 см, хотя королевы еще длиннее. Когда им угрожает опасность, муравьи-джемперы могут прыгать на 3–4 дюйма (7,5–10 см).

Естественной средой обитания муравьев-джек-прыгунов являются открытые леса и лесные массивы, хотя иногда их можно найти и в более открытых местах обитания, таких как пастбища и, к сожалению, лужайки и сады. Их редко можно увидеть в городских районах.

Укус муравья Джека Джемпера

Хотя укусы муравьев-джемперов могут быть очень болезненными, они не вызывают серьезных проблем для большинства людей, которые испытывают только покраснение и припухлость. Однако, согласно информационному бюллетеню, распространенному Департаментом водных ресурсов, парков и окружающей среды Тасмании, яд может вызвать анафилактический шок примерно у 3 процентов населения, что, как полагают, примерно вдвое выше, чем у аллергии на укусы пчел.

У этих людей укусы муравьев-джемперов могут вызывать такие симптомы, как затрудненное дыхание, отек языка, боли в животе, кашель, потеря сознания, низкое кровяное давление и учащенное сердцебиение. Укусы потенциально опасны для жизни, но, к счастью, смерть от укусов очень редка.

Тяжесть реакции на укусы муравьев-джемперов непредсказуема и может зависеть от ряда факторов, включая время года, количество яда, попавшего в систему, или место укуса.

Борьба с муравьями-джемперами

Для борьбы с муравьями-джемперами необходимо использовать зарегистрированные порошки пестицидов, поскольку никакие другие методы не эффективны. Используйте пестициды только в соответствии с рекомендациями производителя. Гнезда, которые трудно найти, обычно располагаются на песчаной или гравийной почве.

Если вы путешествуете или работаете в саду в отдаленных районах Австралии, и вас ужалил муравей-джемпер, обратите внимание на признаки анафилактического шока. При необходимости как можно скорее обратитесь за медицинской помощью.

Эта статья последний раз обновлялась


Тентерфилд Борьба с вредителями

Муравьи - насекомые, которые успешно колонизировали большинство мест на планете, кроме Антарктики. Было подсчитано, что они составляют от 15 до 20% биомассы всех наземных животных.

Муравьи живут колониями и являются социальными насекомыми с иерархией и кастовой системой. Колонии могут варьироваться от маленьких до огромных, насчитывая миллионы особей. Кастовая система такая же, как и у многих социальных насекомых, с королевой наверху и разными членами колонии, выполняющими другие функции.

Рабочие убирают и содержат гнездо, а также добывают корм для еды и ухаживают за молодняком. Солдаты охраняют гнездо. Их защитные механизмы различаются в зависимости от вида: одни кусают, другие кусают.

В определенное время года появляются крылатые муравьи, как самцы, так и самки, которые вылетают из гнезда, чтобы создать поселения в другом месте. Крылатого муравья-самца называют дроном. После спаривания дрон погибает. Самка сбрасывает крылья и откладывает яйца, ухаживая за первым поколением, которое станет рабочими.

Рабочие могут преодолевать относительно большие расстояния в поисках пищи, отмечая свой путь феромонами. Когда будет обнаружен хороший источник пищи, другие муравьи последуют по феромонной тропе к гнезду и от него. Вот почему муравьи обычно движутся колоннами.

Проблемы с муравьями

Муравьи могут быть неприятностью в любом доме. К конфете, оставленной на столе, скоро приведет муравейник. Хотя муравьи выбрасывают древесный мусор и опилки при чистке своих гнезд, они не повреждают здоровую древесину. Любое повреждение древесины почти наверняка вызвано термитами, а не муравьями.

В некоторых частях Австралии муравьи стали больше, чем неприятностью. Будучи обнаруженным в Кэрнсе в 2001 году, желтый безумный муравей быстро распространился на север, вызывая хаос везде, где бы он ни появлялся. В Эдмонтоне один житель говорит, что ночью он трижды просыпался от кислоты, вызванной муравьями, которые болели ему в глазах. В некоторых районах жители отказались от ухода за своими садами, поскольку сами покрылись муравьями.

Эти же муравьи отрицательно повлияли на популяцию крабов-разбойников на островах Рождества и, как следствие, изменили тип растений, произрастающих в этой области. Есть опасения, что аналогичный эффект вскоре можно будет увидеть в дикой природе Квинсленда. Сельскому хозяйству в регионе ежегодно наносится ущерб, исчисляемый миллионами долларов, и ожидается, что эта сумма резко вырастет, если не удастся контролировать муравьев. В одном из отчетов говорилось, что в конечном итоге стоимость может достигнуть 3 миллиардов австралийских долларов.

Укус муравья Джека Прыгуна (Myrmecia pilosula) может быть смертельным для чувствительных людей, и теперь доступны противоядия. В период с 1980 по 2000 год из Тасмании было зарегистрировано четыре случая смерти из-за анафилаксии, вызванной укусами муравьев Джека Джемпера. Этот муравей считается одним из самых опасных муравьев в мире.

Разновидность

Хотя в Австралии известно более 1300 видов муравьев, лишь некоторые из них являются вредителями. К видам вредителей относятся следующие:

  • Аргентинские муравьи (Линепитема униженная) - небольшой вид длиной от 1,5 до 3 мм, светло-коричневого цвета.
  • Прибрежные коричневые муравьи (Pheidole megacephala) - светло-коричневого цвета, длиной от 1,5 до 2,5 мм.
  • Муравьи-фараоны (Monomorium pharaonis) - цвет варьируется от желтовато-коричневого до темно-коричневого. Длина от 1,5 до 2 мм.
  • Пахучие муравьи (Тапинома сидячая) - еще один небольшой вид размером от 2 до 3 мм, который, как следует из названия, испускает прогорклый запах при раздавливании.
  • Муравьи-плотники (Camponotus разновидности) - более крупный вид от 7 до 12 мм длиной и различной окраски.
  • Муравьи мясные (Иридомирмекс пурпурный) - еще более крупный красно-черный вид длиной до 15 мм.
  • Муравьи Бычьи Собаки (Мирмеция Вид) - агрессивный муравей, который может быть 20 мм в длину, красного или черного цвета и с длинными челюстями. В первую очередь это садовые вредители, которые могут неоднократно ужалить.
  • Джек Джемпер муравьи (Myrmecia pilosula) - близкий родственник муравья Бычьей собаки, эти муравьи длиной 14 мм черного цвета с оранжевыми челюстями и ногами. Они также известны как муравьи-шкиперы или муравьи-прыгуны. Эти опасные муравьи гибнут каждые несколько лет из-за анафилактического шока, вызванного их укусом.
  • Огненные муравьи (Соленопсис Вид) - небольшой вид, длиной около 6 мм, который обычно строит насыпь в саду, но может вторгнуться в дом. Если потревожить, они агрессивно жалят.
  • Желтые безумные муравьи (Anoplolepis gracilipes) - всего около 5 мм в длину, но входит в 100 самых опасных инвазивных видов растений и животных в мире. Эти муравьи не жалят, но могут распылять муравьиную кислоту.

Контроль

Первый шаг в борьбе с муравьями - найти их гнездо, что не всегда легко. Опрыскивание отдельных особей или даже линий муравьев не нанесет вреда колонии, где их место могут занять тысячи других.

Важно определить виды, которые необходимо искоренить. Колонии с одной маткой легче уничтожить, чем с более чем одной маткой. Неполное истребление колонии с более чем одной маткой может заставить выживших покинуть первоначальное место и разделиться на несколько колоний.

В саду или дворе колонии могут строить небольшие насыпи или гнезда рядом с валунами или под ними. На открытом воздухе их гнезда неизменно находятся под землей, поэтому следите за линиями муравьев. Даже если вход в гнездо небольшой, на улице обычно можно увидеть сторожащих муравьев-солдат. Если гнездо обнаружено в почве, его можно обработать различными инсектицидами, такими как пиретоид или бифентрин. Инсектициды закачиваются в гнездо, часто под давлением.

В помещении муравьи могут строить свои гнезда в стенах, под фундаментом или между кирпичами. Приманки обычно используются против вторжения домашних муравьев в контейнеры, чтобы избежать риска для детей и домашних животных. Подобно термитам, муравьи обладают трофаллаксией, поэтому рабочие берут инсектицидную приманку обратно в гнездо и делят ее с другими муравьями, что приводит к гибели колонии.

Обычно приманка убивает муравьев примерно за три дня. Его следует размещать рядом с муравейниками или на них.


Лучший в целом: Terro T300B Liquid Ant Bait Ant Killer

Если вам нужен надежный способ избавиться от надоедливых домашних муравьев, обозреватели говорят, что жидкие приманки для муравьев TERRO T300 - это идеальное решение. Сделанные из буры и других ингредиентов, они предварительно наполнены и просты в использовании: вы просто ножницами срезаете верхнюю часть каждой приманки и кладете ее в то место, где вы видели много муравьев. Приманки поставляются в упаковках по шесть штук, и их следует хранить вдали от домашних животных и маленьких детей.

Важно отметить, что, хотя приманки для муравьев, как правило, очень эффективны, им нужно время, чтобы помешать пищеварительной системе муравья, пользователи могут даже сначала увидеть больше муравьев, прежде чем достаточное количество приманки вернется в колонию. Производитель говорит, что процесс может занять до двух недель, и важно убедиться, что им тоже не на чем полакомиться. Подавляющее большинство рецензентов говорят, что эти приманки значительно уменьшили или устранили их проблему с муравьями, и им нравится, что нет запаха или беспорядка, с которыми можно было бы бороться. Некоторые говорят, что их муравьи игнорировали приманку, в то время как другие говорят, что приманки продолжали привлекать муравьев, но на самом деле никогда не останавливали натиск.

«Установив эти приманки для муравьев на кухне и в ванной, мы заметили почти мгновенный всплеск активности муравьев. Не волнуйтесь - это то, что должно было произойти. Мы видели наибольшее количество посетителей в первые несколько дней, а затем постоянный поток продолжалось больше недели, и в конечном итоге их количество постепенно уменьшалось, пока через две недели муравьи не исчезли ».Сара Ванбускирк, Тестер продуктов


Профессиональный процесс борьбы с муравьями

Домашние средства от заражения муравьями часто не устраняют первопричину проблемы. Если вы хотите, чтобы в вашем доме действительно не было назойливых муравьев, обратитесь за помощью к специалистам по борьбе с муравьями в Перте.

Они следят за тем, чтобы каждая трещина и щель была обработана, и они ищут эти колонии и следят за тем, чтобы они были полностью уничтожены. Процесс занимает от нескольких часов до одного дня. Таким образом, в ваш дом больше не будут беспокоить черные муравьи и тому подобное.

Профессиональные специалисты по борьбе с насекомыми-вредителями в Перте также посоветуют вам, как предотвратить заражение в будущем. Запишитесь на прием к нам сегодня.

Важно определить тип муравьев, чтобы эффективно бороться с муравьями-вредителями в Перте и не допустить, чтобы их нашествие привело к дальнейшему разрушению. Различные муравьи идентифицируются в соответствии с их предпочтительной пищей, местом гнездования и поведением.


Результаты / Обсуждение

Последовательность, сборка и аннотации Атта цефалоты Геном

Трое самцов от зрелой Атта цефалоты колонии в Гамбоа, Панама, были собраны и секвенированы с использованием пиросеквенирования на основе 454 [25] с использованием подходов как фрагментного, так и парного секвенирования. Всего было выполнено 12 прогонов полногеномных фрагментов дробовика с использованием платформы 454 FLX Titanium в дополнение к двум прогонам секвенирования библиотеки парных концов вставок 8 kbp и одному прогону библиотеки парных концов вставок 20 kbp. Сборка этих данных привела к последовательности генома размером 290 Мбит / с, что аналогично размеру генома 300 Мбит / с, ранее оцененному для А. цефалоты [30]. Геном распределен по 42 754 контигам со средней длиной 6788 п.н. и N50 14 240 п.н. (Таблица 1). Секвенирование парных концов (вставки 8 т.п.н. и 20 т.п.н.) сгенерировало 2 835 каркасов, покрывающих 317 Мбит / с, с размером каркаса N50 5 154 504 п.н. Несоответствие между размером контига и каркаса может быть объяснено количеством повторов, присутствующих в этом геноме (см. Ниже), что приводит к завышению размера сборки из-за химерных контигов. Основываясь на общем количестве сгенерированных пар оснований и прогнозируемом размере генома, мы оцениваем охват А. цефалоты геном 18-20X.

Для определения полноты А. цефалоты последовательность генома, мы выполнили три анализа. Сначала мы сравнили А. цефалоты аннотации генома против набора основных эукариотических генов с использованием CEGMA [31], и было обнаружено, что 234 из 248 ядерных белков (94%) присутствовали и были полными, в то время как 243 (98%) присутствовали и частично представлены. Во-вторых, мы проанализировали цитоплазматические рибосомные белки (CRP) в А. цефалоты геном и идентифицировали в общей сложности 89 генов (текст S1). Они кодируют полный набор из 79 CRP, которые, как известно, существуют у животных, девять из которых представлены дубликатами генов (RpL11, RpL14, RpS2, RpS3, RpS7, RpS13, RpS19, RpS28) или тройными повторами (RpL22). Наличие полного набора этих многочисленных генов, широко распространенных по всему геному, подтвердило высокое качество А. цефалоты последовательность генома (текст S2). Наконец, мы обнаружили, что геном А. цефалоты содержит 66 из 67 известных ядерных генов окислительного фосфорилирования (OXPHOS) у насекомых (текст S3). Единственный отсутствующий ген OXPHOS, cox7a, мы обнаружили, что у двух муравьев также нет Camponotus floridanus а также Сальятор Harpegnathos и медоносная пчела Apis mellifera. Наличие этого гена у жемчужной осы Nasonia vitripennis (наряду с другими голометаболическими насекомыми), предполагает скорее остроконечную потерю, специфичную для перепончатокрылых, чем отсутствие покрытия генома для А. цефалоты.

Мы также создали аннотацию для А. цефалоты генома с использованием комбинированного подхода, состоящего из аннотаций, генерируемых в электронном виде, с последующим ручным обзором и курированием подмножества генных моделей. Выраженные метки последовательности (EST), генерируемые пулом рабочих, состоящих из разных возрастов и каст, из колонии, поддерживаемой лабораторией. А. цефалоты использовался вместе с конвейером автоматизированных аннотаций MAKER [32] для генерации начальной аннотации генома. Этот сгенерированный в электронном виде набор аннотаций (OGS1.1) содержал в общей сложности 18 153 генных модели, кодирующих 18 177 транскриптов (см. Материалы и методы), 7002 из которых имели подтверждение сайта сплайсинга EST, а 7 224 имели по крайней мере частичное перекрытие EST. Аннотации генов, полученные с помощью MAKER, были использованы для дальнейшего анализа и ручного курирования более 500 генов по 16 категориям генов (таблица S1). Существенные результаты этой аннотации выделены ниже, с дополнительными подробностями нашего полного анализа, описанными в тексте S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16. , S17, S18, S19, S20).

В добавок к А. цефалоты последовательность генома, мы также восстановили 18-20X полный и кольцевой митохондриальный геном, который показал сильную идентичность всей последовательности с последовательностью митохондриального генома, описанной для одиночной осы. Диадегма полуматовая [33]. Синтенный анализ предсказанных генов на А. цефалоты митохондриальный геном показал почти идентичный порядок генов с геномом A. mellifera [34] (Текст S4).

Повторяющаяся ДНК

В А. цефалоты сборка содержит 80 Мбит / с повторяющихся элементов, что составляет 25% от прогнозируемой сборки (Таблица S2). Подавляющее большинство из них - это вкрапленные повторы, на долю которых приходится 70 Мбит / с (21%). Многие из этих повторов являются мобильными элементами (TE), причем TE ДНК являются наиболее распространенными и составляют 14,3 Мбит / с (4,5%). Также было идентифицировано большое количество фрагментов ретроидных элементов, из которых наиболее распространены Gypsy / DIRS1 и L2 / CR1 / Rex. Однако большинство вкрапленных элементов (51,8 Мбит / с) были похожи на de novo предсказания, что мы не могли быть отнесены к определенной семье (Таблица S2). Для определения того, представляют ли эти элементы новые семейства TE или сложные гнезда перемежающихся повторов, потребуются улучшения в сборке, интеграции свидетельств повторения аннотаций и ручное курирование.

Учитывая обязательную связь между А. цефалоты и его грибного сорта, мы исследовали возможность того, что А. цефалоты геном может содержать мобильные элементы, обычно встречающиеся в грибах. Это было сделано путем повторного анализа генома с использованием библиотеки TE, оптимизированной для обнаружения грибов и Viridiplantae. Мы не нашли доказательств наличия каких-либо высоко оцененных или полноразмерных ретроидных или ДНК TE из любого из этих таксонов, присутствующих в А. цефалоты геном.

По нашей оценке, 25% А. цефалоты сборка содержит повторяющиеся элементы, может быть неоднозначной, потому что наша сборка охватывает 317 Мбит / с и предполагаемый размер генома для А. цефалоты составляет 300 Мбит / с [30]. Эти предсказания, однако, больше похожи на другие виды муравьев [27] и N. vitripennis [35] чем A. mellifera [28], в котором отсутствует большинство ретроидных элементов и других мобильных элементов (TE), обнаруженных в А. цефалоты.

Глобальный композиционный анализ

Геномы эукариот можно понять с точки зрения их нуклеотидной топографии, особенно в отношении содержания в них GC. Предыдущая работа показала, что геномы животных неоднородны, но состоят из композиционных доменов, включая гомогенные и неоднородные участки ДНК с различным составом GC [36]. Был проведен глобальный анализ состава для А. цефалоты и композиционное распределение сравнивалось с таковыми из геномов других насекомых, как описано в тексте S5. Этот анализ показал, что А. цефалоты имеет композиционное распределение, подобное геномам других животных, с обилием последовательностей коротких доменов и немногими последовательностями длинных доменов. А. цефалоты также имеет наибольшее количество длинных последовательностей GC-богатых доменов по сравнению с геномами других насекомых, с более чем в шесть раз большим количеством длинных GC-богатых доменных последовательностей, чем N. vitripennis геном. Когда гены сопоставлены с композиционными доменами в А. цефалоты геном, мы обнаруживаем, что они равномерно распределены по всему геному, в отличие от N. vitripennis а также A. mellifera, гены которых встречаются в более бедных GC областях их геномов.

Метилирование ДНК

Сообщалось о метилировании генов у других перепончатокрылых, включая A. mellifera [37] и N. vitripennis [35]. Считается, что у насекомых этот процесс вносит вклад в молчание генов [37], но недавние сообщения предполагают положительную корреляцию между метилированием ДНК и экспрессией генов [38], [39]. Считается, что метилирование ДНК включает три гена: dnmt1, dnmt2, а также dnmt3 [40], хотя точная роль dnmt2 остается нерешенным. Мы обнаружили все три гена как единичные копии в А. цефалоты, который похож на других муравьев [27], но в отличие от A. mellifera а также N. vitripennis где dnmt1 увеличился до двух и трех копий соответственно [35] (текст S6). Dnmt3 как известно, участвует в кастовом развитии в A. mellifera [41], а наличие этого гена у А. цефалоты поэтому может указывать на аналогичную роль.

РНК-интерференция - это механизм, с помощью которого модулируется экспрессия РНК-транскриптов [42]. Мы аннотировали в общей сложности 29 различных генов, связанных с РНКи. А. цефалоты, включая большинство генов, участвующих в пути микроРНК, пути малой интерферирующей РНК и пути РНК, взаимодействующей с piwi (текст S7). Все обнаруженные гены РНКи были обнаружены как единичные копии, за исключением двух копий гена. болтливый. Один из них содержит три двухцепочечных РНК-связывающих домена, характерных для болтливый в D. melanogaster [43], в то время как другой содержит только два. Неизвестно, какую роль эта вторая болтливый-как гены играют в А. цефалоты и дальнейшая работа необходима, чтобы понять его роль.

Путь передачи сигналов инсулина

Путь передачи сигналов инсулина - это высококонсервативная система у насекомых, которая играет ключевую роль во многих процессах, включая метаболизм, размножение, рост и старение [44]. Анализ сигнальной системы инсулина в А. цефалоты показывает, что в нем есть все основные гены, которые, как известно, участвуют в этом пути (текст S8). Одна из отличительных черт А. цефалоты биология - это сложная кастовая система, основанная на размерах, и, хотя практически ничего не известно о генетической основе кастового развития этого муравья, в настоящее время считается, что она неразрывно связана с уходом за выводком и количеством питательных веществ, скармливаемых развивающимся личинкам [1 ]. Учитывая важность системы передачи сигналов инсулина в питании, вполне вероятно, что этот путь участвует в кастовой дифференциации у А. цефалоты, как было показано для A. mellifera [45].

Желтый и основные белки маточного молочка

Белки желтого / основного маточного молочка кодируются важным классом генов и A. mellifera они считаются неотъемлемой частью многих основных аспектов эусоциального поведения [46]. Например, члены этих генов участвуют как в развитии касты, так и в определении пола. Анализ этого семейства генов в А. цефалоты выявили в общей сложности 21 ген, 13 из которых относятся к генам желтого цвета, а 8 из которых кодируют основные белки маточного молочка (MRJP) (текст S9). В целом, гены желтого цвета демонстрируют взаимно однозначную ортологию с генами желтого цвета у других насекомых, таких как Дрозофила меланогастер а также N. vitripennis. С восемью членами подсемейства MRJP, которое ограничено перепончатокрылыми, количество генов MRJP в А. цефалоты аналогично числу других перепончатокрылых [35], [46]. Однако пять из восьми генов А. цефалоты предполагаемые псевдогены. Это может указывать на то, что большое количество копий MRJP может быть наследственной особенностью и что Атта находится в процессе потери этих генов. Утрата MRJP может быть общей темой среди муравьев, поскольку недавно опубликованные последовательности генома для С. флориданус а также Х. сальтатор выявили только один и два гена MRJP соответственно [27].

Крылатый полифенизм

Полифенизм крыльев - универсальная особенность муравьев, которая способствовала их эволюционному успеху [1]. Генная сеть, лежащая в основе полифенизма крыльев у муравьев, реагирует на сигналы окружающей среды, так что эта сеть обычно выражается у крылатых цариц и самцов, но прерывается в определенных точках у бескрылых рабочих [47]. Таким образом, мы предсказываем, что дифференциальная экспрессия этой сети между матками и рабочими может регулироваться эпигенетическими механизмами, как было продемонстрировано на медоносных пчелах [41]. В A. mellifera, онтогенетические и кастоспецифические гены имеют отличную сигнатуру метилирования ДНК (высокое содержание динуклеотидов CpG) по сравнению с другими генами в геноме [48]. Так как А. цефалоты имеет больше каст рабочих, чем другие виды муравьев [23] (рис. 1C), мы прогнозируем, что сигнатура метилирования ДНК генов, лежащих в основе полифенизма крыла, также будет отличаться от других генов в его геноме. Чтобы проверить это предсказание, мы проанализировали состав последовательностей генов развития крыла у А. цефалотыи обнаружили, что они демонстрируют более высокое содержание динуклеотидов CpG, чем остальные гены в геноме (текст S10). Предыдущие эксперименты показали, что гены с высоким содержанием динуклеотидов CpG могут быть по-разному метилированы в определенных тканях или на разных стадиях развития [49]. Следовательно, метилирование ДНК может способствовать кастоспецифической экспрессии генов, лежащих в основе полифенизма крыльев у А. цефалоты. Это может быть общей чертой генов, лежащих в основе полифенизма.

Десатуразы

Важным аспектом эусоциального образа жизни является общение между членами колонии, в частности, различие между людьми, принадлежащими к одной колонии, и лицами, не принадлежащими к ней. У многих муравьев распознавание гнездовых товарищей опосредуется кутикулярными углеводородами (CHC) [50], и было описано около 1000 из этих соединений. У муравьев в биосинтезе CHC участвуют Δ9 / Δ11-десатуразы, которые, как известно, продуцируют алкеновые компоненты профилей CHC [51]. Мы проанализировали Δ9-десатуразы в геноме А. цефалоты и выявили девять генов, локализованных на участке длиной 200 т.п.н. на одном каркасе, в дополнение к четырем другим генам Δ9-десатуразы на других каркасах (текст S11). Напротив, семь генов, обнаруженных в D. melanogaster более широко распространены по одной хромосоме. Количество генов Δ9-десатуразы в А. цефалоты аналогичен 9 и 16, найденным в A. mellifera а также N. vitripennis, соответственно. Филогенетический анализ этих генов подтверждает их разделение на пять кладов, при этом восемь генов Δ9-десатуразы попадают в одну кладу, что предполагает расширение этих генов, возможно, связанное с повышенным спросом на изменчивость химических сигналов во время эволюции муравьев (текст S11). Интересно, что филогения также поддерживает экспансию этого типа генов Δ9-десатуразы в пределах N. vitripennis но не в A. mellifera.

Иммунная реакция

Все насекомые обладают врожденной иммунной защитой для борьбы с потенциальными патогенами [52] и А. цефалоты не является исключением: в этом ответе участвуют 84 аннотированных гена (текст S12). К ним относятся интактные иммунные сигнальные пути Toll, Imd, Jak / Stat и JNK. По сравнению с одиночными насекомыми, такими как D. melanogaster а также N. vitripennis, А. цефалоты имеет меньше генов иммунного ответа и больше напоминает то, что известно эусоциальным A. mellifera [53]. Наличие других защит в А. цефалоты, такие как антибиотики, вырабатываемые метаплевральными железами [54] - [56], могут объяснять недостаток иммунных генов. Кроме того, социальные поведенческие защиты также могут участвовать в иммунном ответе, как было предложено для A. mellifera [53].

Ортологический анализ

Набор общих ортологов определялся среди А. цефалоты, A. mellifera, N. vitripennis, а также D. melanogaster (Фигура 2). Было обнаружено, что в общей сложности 5 577 ортологов сохранены во всех четырех геномах насекомых, а еще 1363 ортолога сохранены во всех трех геномах перепончатокрылых. Еще 599 ортологов сохранились между А. цефалоты а также A. mellifera, возможно, указывая на гены, специфичные для эусоциального образа жизни. Мы также обнаружили 9 361 белок, который уникален для А. цефалоты, что составляет более половины его предсказанного протеома. Эти белки, вероятно, включают белки, специфичные для муравьев или А. цефалоты.

Затем мы проанализировали белки, которые оказались специфичными для А. цефалоты и определили те термины Gene Ontology (GO) [57], которые обогащены этими белками по сравнению с остальной частью генома (Таблица S3). Мы нашли много терминов GO, которые отражают биологию А. цефалоты и муравьи в целом. Например, мы находим белки с терминами GO, которые отражают важность коммуникации. К ним относятся белки, связанные с активностью обонятельного рецептора, функцией связывания запаха, сенсорным восприятием, неврологическим развитием, локализацией в синапсе и функциями, участвующими в лиганд-зависимых и других мембранных каналах.

Сравнение генов в геномах перепончатокрылых

Чтобы сосредоточиться на эволюции перепончатокрылых, мы сравнили А. цефалоты геном 4 других перепончатокрылых, включая муравьев С. флориданус а также Х. сальтатор, медоносная пчела A. mellifera, и одинокая паразитическая оса-драгоценность N. vitripennis. Мы использовали онтологию эукариотических кластеров ортологичных групп (KOG) [58], чтобы аннотировать предсказанные белки из всех этих геномов, и выполнили анализ обогащения, сравнивая KOG социальных насекомых. А. цефалоты, С. флориданус, Х. сальтатор, а также A. mellifera против КОГов несоциальных N. vitripennis как показано в Таблице S4.

Подробный анализ KOG внутри каждой излишне и недопредставленной категории наводит на мысль о том, что А. цефалоты биология (Таблица S5). Один из самых представленных КОГов в А. цефалоты включает 69 копий эффектора RhoA GTPase прозрачный (КОГ1924). Напротив, все другие геномы перепончатокрылых имеют значительно меньше копий этого гена. RhoA GTPase прозрачный известно, что он участвует в организации актинового цитоскелета и важен для всех актин-опосредованных событий [59]. Большое количество этих генов в А. цефалоты может относиться к обширным изменениям цитоскелета, которые происходят во время кастовой дифференциации. Один из этих генов (ACEP_00016791) был обнаружен высокий однонуклеотидный полиморфизм (SNP) (текст S13). Учитывая, что гены, участвующие в кастовом развитии у других социальных насекомых, таких как A. mellifera также имеют высокие SNP [60], [61], это может указывать на то, что этот ген важен для определения касты у А. цефалоты. А. цефалоты также значительно избыточно представлен в субъединице комплекса компенсации дозы (KOG0921), гомеобоксовом транскрипционном факторе SIP1 (KOG3623), мускариновом ацетилхолиновом рецепторе (KOG4220), семипроходном рецепторе GTP-типа кадедрина EGF LAG (KOG4289) и кальций-активированный калиевый канал тупица (KOG1420), относительно N. vitripennis. Многие из этих генов участвуют в D. melanogaster личиночное развитие, особенно во время формирования нервной системы [62], [63]. В результате чрезмерное представительство этих генов в А. цефалоты относительно N. vitripennis может указывать на их связь с эусоциальным образом жизни и, в частности, на кастовую и субкастовую дифференциацию.

Гены, которые оказались недостаточно представлены в А. цефалоты относительно N. vitripennis включают гены коровых гистонов, гены факторов связывания нуклеосом, трипсины сериновых протеаз и цитохром P450 (Таблица S5). Эти результаты были подтверждены сравнением по предметной области между А. цефалоты и всех других секвенированных насекомых (текст S14). Одним из наиболее недопредставленных KOG является трипсин, сериновая протеаза, используемая в расщеплении белков на их аминокислотные составляющие. Трипсины в N. vitripennis известны как часть ядовитого коктейля, вводимого хозяину, который способствует некротизации и инициирует процесс приобретения аминокислот для развивающихся личинок [35], [64]. В отличие от богатой белком диеты N. vitripennis, А. цефалоты питаются гонгилидиями, производимыми их грибами, что представляет собой переход на диету, богатую углеводами (60% смеси) [65]. Эти различия в диете могут объяснить недостаточную представленность трипсина в А. цефалоты, поскольку трипсин, вероятно, не является основным механизмом, используемым для переваривания питательных веществ, полученных из сорта гриба. Наш анализ также выявил снижение количества генов трипсина у других социальных насекомых по сравнению с N. vitripennis, и это также может отражать их диету. Например, медовая роса является основным компонентом рациона С. флориданус и содержит в основном сахар [1], в то время как диета из меда и пыльцы A. mellifera состоит в основном из углеводов, липидов, углеводов, витаминов и некоторых белков [66]. Поскольку это недопредставление трипсина одинаково у социальных насекомых по сравнению с другими секвенированными насекомыми (Таблица S5, текст S14), это сокращение может отражать специфические особенности питания этих насекомых или может указывать на потерю этих генов у эусоциальных насекомых.

Помимо трипсина, цитохром P450 также недостаточно представлен в обоих А. цефалоты а также A. mellifera, относительно N. vitripennis, с уменьшением количества P450 как CYP3, так и CYP4 (Таблица S5). P450 у насекомых являются важными ферментами, которые, как известно, участвуют в широком спектре метаболических процессов, включая деградацию ксенобиотиков и метаболизм феромонов [67]. Всего мы идентифицировали 52 и 62 P450 в А. цефалоты а также A. mellifera, соответственно, что похоже на низкие цифры, указанные для другого насекомого, тельца. Pediculus humanus [29]. Эти значения представляют собой одни из самых малых количеств P450, о которых сообщалось для любого генома насекомых, и могут представлять минимальное количество P450, необходимое насекомым для выживания. Сравнение А. цефалоты P450s против тех из A. mellifera а также P. humanus reveals that while there are some shared P450s, many are specific to each insect (15).

В A. mellifera, the paucity of P450s is thought to be associated with the evolutionary underpinnings of its eusocial lifestyle [68], although an enrichment of P450s in the ants C. floridanus а также H. saltator [27] would seem to contradict this prediction. It is therefore unclear why A. cephalotes has a small number of P450s relative to other ants, and future work will be necessary to provide insight into this apparent discrepancy. A SNP analysis of the P450 genes in A. cephalotes did reveal that one of these, ACEP_00016463, has 20 SNPs/kbp (Text S13). Since P450s are known to undergo accelerated duplication and divergence [67], the high number of SNPs in this particular P450 may reflect positive selection for new functions.

Comparative Metabolic Reconstruction Analysis

Given the tight obligate association that A. cephalotes has with its fungal mutualist, one might predict that it acquires amino acids from its fungus in a manner similar to that of the pea aphid Acyrthosiphon pisum, which obtains amino acids from its bacterial symbionts [28]. To test this, we performed a metabolic reconstruction analysis using the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) [69]. A. cephalotes contains a nearly identical set of amino acid biosynthesis genes as A. mellifera, C. floridanus, H. saltator, а также N. vitripennis, all of which are incapable of synthesizing histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, and valine de novo. The only exception is arginine, and only A. cephalotes was found to lack the genes necessary for its biosynthesis (Figure 3). Arginine, which is produced through the conversion of citrulline and aspartate [70], [71], is predicted to be synthesized at levels too low to support growth in insects [72].


Смотреть видео: Букашки. Приключения в долине муравьёв


Предыдущая статья

Кроссандра волнистолистная (Crossandra) - красавица из тропиков, выращивание в квартире

Следующая статья

Арабис