Wolbachia Bacterieën


°
Over Wolbachia
Wolbachia zijn gramnegatieve bacterieën die intracellular overerfbare besmettingen in vele ongewervelden veroorzaken
°
Zij komen voor bij 20-75% van alle besmette insecten Bovendien besmetten zij talrijke andere ongewervelden met inbegrip van draadwormen, mijten en spinnen.
°
De grenzen van de gastheerwaaier van Wolbachia zijn momenteel niet volledig gekend .
°
Veel van het succes van Wolbachia kan aan de diverse fenotypes worden toegeschreven die uit een wolbachia besmetting voortvloeien.
Ze omvatten ;
°
klassiek mutualisme,
reproductief parasitisme zoals die om chromosomale geslachtsbepaling te sturen , parthenogenese,
selectief verzooraken van onderdrukking van het onstaan van mannetjes ,
manipulaties van spermaconcurrentie
en produceren cytoplasmische onverenigbaarheid in vroege embryo’s.
°
De unieke biologie van Wolbachia interessert een groeiend aantal onderzoekers die worden aangetrokken door de evolutieve implicaties van besmetting door wolbachia en die zich ook nuttig tonen bij het onderzoek naar het eventuele gebruik van deze agent voor ongediertenestrijding en ziektecontrole.
°

vrijdag 04 maart 2011 /Dirk Draulans

Bacterie liquideert mannen

Bacteriën kunnen de voortplanting van spinnen bijsturen.

°

wohlbachia  science libraryDe Wolbachia-bacterie. © Science Photo Library

Elektronenmicrocoop foto van een Wolbachia binnenin een insecten cel.
Image: Scott O’Neill . Foto: Scott O’Neill.

°

Tot twee derde van alle insectensoorten in de wereld kan met de Wolbachia-bacterie besmet zijn. Ze huist in de eitjes, waardoor ze er belang bij heeft dat er zo veel mogelijk vrouwtjes zijn. Dat werkt ze in de hand door mannetjes te elimineren, zoals via het promoten van maagdelijke geboortes en het uitschakelen van mannelijke embryo’s tijdens de ontwikkeling.

°

Hetzelfde lijkt op te gaan voor spinnen. Bioloog Bram Vanthournout en zijn collega’s van de Universiteit Gent melden in het vakblad BMC Evolutionary Biology dat spinnetjes die met de bacterie besmet zijn, meer vrouwtjes op de wereld zetten dan individuen zonder besmetting.

°

Dat toonden ze aan door sommige spinnetjes een zware dosis antibiotica te geven, die de bacterie uitschakelde. Die diertjes zetten ongeveer evenveel mannetjes als vrouwtjes op de wereld.

°

Waarschijnlijk gebruikt de bacterie hier de strategie van het doden van mannetjes vroeg in de ontwikkeling.

°

Vanuit evolutionair standpunt kan de aanwezigheid van de bacterie soms nuttig zijn.

°

Sociale spinnen hebben namelijk maar een minderheid aan mannetjes nodig om alle vrouwtjes te bevruchten.


°
SLUIPWESPEN  SEX
Venturia canescens
Nasonia vitripennis
 

Op 9 april 2002 hield Prof. Dr. Leo W. Beukeboom zijn inaugurele rede bij zijn aanstelling alshoogleraar in de Evolutionaire Genetica aan de Universiteit van Groningen.(   http://redes.eldoc.ub.rug.nl/FILES/root/2002/l.w.beukeboom/OratieBeukeboom.pdf

Prof. Beukeboom; onderzoek aan de evolutionaire genetica van haplodiploide voortplanting. Hierbij maakt hij gebruik van sluipwespen en hun unieke wijze van voortplanting.

Leo Beukeboom

http://www.rug.nl/research/evolutionary-genetics/publications/

°

(  Afkomstig uit Helix 16 jaargang nr 6 en van de hand van prof l.w.beukeboom@biol.rug.nl)

“…Sommige sluipwespen doen het zonder mannetjes omdat ze geïnfecteerd zijn met
bacterieën. Deze zogenoemde Wolbachia-bacterieën dwingen de sluipwespvrouwtjes ertoe zich parthenogenetisch voort te planten.

Geïnfecteerde vrouwtjes leggen haploïde eieren, maar de Wolbachia-bacteriën in het cytoplasma van de eieren veroorzaken een verdubbeling van de chromosomen zonder celdeling.
Dit resulteert in diploïde eieren, die zich tot vrouwtjes ontwikkelen met Wolbachia-bacterieën incluis
( Noot –overigens onstaan uit de haploide eieren van niet geinfekteerde wespen altijd mannetjes )
De bacterieën erven alleen via vrouwtjes over, omdat spermacellen geen cytoplasma bevatten.

Het is zelfs zo dat de bacteriën ‘weten’ waar ze zich in de eieren moeten ophouden om in de kiembaan (geslachtscellen) van de volwassen wesp te geraken.
De evolutie van deze Wolbachia is te begrijpen vanuit de theorie van de zelfzuchtige genen. Omdat de bacterieën alleen via vrouwtjes overerven zijn mannetjes voor de wohlbachia een evolutionair doodlopende weg.
Doordat de bacterieën het ontstaan van mannetjes verhinderen verhogen ze hun eigen overerving.
Geïnfecteerde wespenvrouwtjes kunnen van hun Wolbachia-bacteri챘n genezen door ze met antibiotica te voeren.

Als we dit doen worden ze weer ‘gewoon’seksueel, wat betekent dat ze dan ook
weer mannetjes gaan produceren.
Het blijkt echter dat deze mannetjes in de meeste soorten behoorlijke stumpers(krakkemikkig) zijn.Vaak kunnen ze niet meer baltsen en paren of zijn ze steriel.
Ook dit is evolutionair te begrijpen.

Omdat parthenogenetische vrouwtjes nooit mannetjes produceren, heeft er geen se-
lectie meer plaats op de genen die voor functionele mannetjes zorgen.
Met andere woorden, mutaties kunnen zich zonder gevolgen ophopen in deze genen. Hoe langer een soort parthenogenetisch is, des te groter de kans dat deze soort het vermogen verloren heeft om functionele mannetjes te maken.
Leptopilina%20clavipes%20small_tcm19-358293
Leptopilina clavipes is een voorbeeld van een nog jonge parthenogenetische
soort waarbij af en toe nog wel fertiele mannetjes ontstaan na antibioticabehan-deling.
Deze wesp is een parasitoid van Drosophila-larven.
We onderzoeken of er natuurlijke variatie bestaat in de ouderdom van de parthenogenese, door vrouwtjes van verschillende populaties te genezen en de functionaliteit van de mannetjes te bepalen.Met moleculair-genetische merkers willen we de gedegenereerde genen voor
mannelijke functionaliteit opzoeken. ….
Zo hopen we meer inzicht te verkrijgen in het proces van mutatieaccumulatie….”
leptopilina  clavipes 362_6277_small
°
°
Herman Berkhoudt
Leptopilina clavipes is a parasitoid wasp that lays its eggs in the larvae of Drosophila fruitflies. Northern populations of this wasp are infected with Wolbachia and reproduce asexually. In Spain, the species is not infected an reproduces sexually. Asexual populations are expected to accumulate mutations in traits that are shielded from selection. We have recently shown that this happened to the sperm storage organs of the females. Asexual females can no longer store sperm efficiently and are almost completely infertile. In the long run, asexuals are also expected to accumulate deleterious mutations in genes that are not shielded from selection, through a process known as Mullers ratchet. We are currently working on the dynamics of retrotransposable elements, a potent source of deleterious mutations.
°
We are sequencing the complete genomes of a sexual and an asexual strain of this parasitoid wasp. The latter are asexual because they are infected by a parthenogenesis-inducing bacteria (Wolbachia). This infection became established roughly 100,000 years ago. The comparison of the two genomes will provide insight into the genomic consequences of asexual reproduction. In particular, we are interested in the accumulation of mutations and the associated decay of genes in asexuals.
°

Liever geïnfecteerd dan een man Een vrouwtjessluipwesp paart maar één keer in haar leven. Bij deze unieke gebeurtenis slaat ze het sperma op in een speciaal zakje. Met het sperma in dit zakje kan ze twee dingen doen. Of ze bevrucht haar eicel, dan worden de nakomelingen vrouwtjes, of ze bevrucht haar eicel niet. Nakomelingen van onbevruchte sluipwespen zijn altijd mannetjes. Als een sluipwesp geïnfecteerd is met de bacterie Wolbachia, zijn de nakomelingen ook altijd vrouwtjes.

°

Slome donders De Wolbachia zorgt er namelijk voor dat een eicel weliswaar niet bevrucht is, maar wel wordt aangezien voor een bevruchte eicel. De nakomeling is een kloon van haar moeder, en dus een vrouwtje.Geïnfecteerde vrouwtjes willen nog wel paren, maar ze hebben er niks meer aan. Nakomelingen komen er toch wel.

°

Wat gebeurt er nou als de Wolbachia met antibiotica wordt bestreden? Evolutionair bioloog Ken Kraaijeveld onderzicht sluipwespen die van de Wolbachia waren ontdaan. Het bleek dat de vrouwtjes nog wel paren, alleen kunnen ze het sperma niet meer in de spermazakjes opslaan, want die blijken verschrompeld. Gevolg: genezen vrouwtjes kunnen hun eitjes niet meer bevruchten, dus ze krijgen alleen nog maar zonen. En die zonen zijn slome donders op seksueel gebied.

°

Omdat  sluipwespen zonder Wolbachia alleen maar zonen krijgen en zonen zich niet kunnen voortplanten zijn de Nederlandse sluipwespen volledig afhankelijk van hun infectie. Ze komen er nooit meer vanaf.

gezond spermazakje van een sluipwesp


Breaking the law
°
Organismen planten zich zo hard mogelijk voort. Er is slechts plaats voor een fractie van alle nakomelingen; de rest sterft. Hoe meer nakomelingen je hebt en hoe beter ze zijn aangepast aan de omgeving, des te meer ervan de vruchtbare leeftijd zullen halen. Elke nakomeling die zich dan voortplant, geeft zijn erfelijke eigenschappen door aan een volgende generatie. De eigenschappen die het onderscheid maken, verwerven zo elke generatie meer marktaandeel.
°
Evolutie
°
Een stuk DNA dat zijn drager op die manier een hogere fitness geeft, vergroot zijn marktaandeel. Een gen bijvoorbeeld dat ervoor zorgt dat een mus veel jongen krijgt, zal na een aantal generaties in bijna alle mussen voorkomen. Tot zover Darwin.
Nu Mendel. Bij de aanmaak van geslachtscellen wordt het genetisch materiaal van de drager verdeeld over twee cellen. Iedere eicel of spermatozoide bevat zo de helft van het genetisch materiaal van zijn maker en elk stuk DNA komt daardoor gemiddeld terecht in de helft van de nakomelingen. Normaal gesproken.
°
Dit stuk gaat over minder normale situaties. Waar een ‘traditioneel’ stuk DNA zich voor zijn verspreiding bezighoudt met de fitness van zijn drager, zijn er andere stukken die hun marktaandeel op andere manieren vergroten. Want er zijn in de laatste jaren genetische elementen ontdekt, die zich helemaal niet bezig houden met de fitness van de drager. Zij overtreden de wetten van Mendel.
°
Boosaardige moeders
Medea leefde in de 9e eeuw voor Christus in het oude Griekenland. Zij had huis en haard verlaten om met Jason te trouwen en hem te helpen het Gulden Vlies te bemachtigen. Samen hadden zij een aantal kinderen. Dat liep mis: Jason werd verliefd op een andere vrouw, Creuse, en hij verliet Medea. Toen Medea dit ontdekte ontstak zij in woede en vergiftigde de kinderen die zij had met Jason.
°
In de jaren tachtig werkte in Amerika een groep onderzoekers aan de Tribolium-kever. Deze kever, die geen Nederlandse naam heeft, is een plaaginsect dat leeft van rijst, graan en andere cultuurgewassen. De onderzoekers onder leiding van Richard Beeman deden per toeval een opvallende ontdekking. Wat was het geval?
°
Een normaal Tribolium-vrouwtje legt ongeveer honderd eitjes per legsel. Zo ook een vrouwtje uit Singapore, dat de onderzoekers hadden laten bevruchten door een Amerikaans mannetje. Toen ze de dochters uit dat legsel terugkruisten met hun vader, bleken die slechts zo’n vijftig eieren per keer te leggen. Dat was onverwacht. Bovendien legden ze gewoon honderd eieren als ze werden bevrucht door een Singaporees mannetje. Dit was niet waar de onderzoekers naar zochten, maar wel vreemd en dus interessant. Ze begonnen te zoeken naar een verklaring. Wat ze in 1992 konden publiceren in Science, ging alle verwachtingen te boven. Een dergelijk staaltje genetisch egoïsme was nog niet eerder vertoond.
De Tribolium-kever
°
Normaal gesproken…
°
Want waardoor legden alleen halfbloedvrouwtjes met een Amerikaans mannetje minder eieren? Waardoor verliepen alle andere kruisingen normaal? De onderzoekers ontdekten wat daarvan de oorzaak was. Een Tribolium-vrouwtje heeft twee kopie챘n van elk chromosoom – net zoals bijvoorbeeld mensen. Ze heeft dus ook twee kopie챘n van het chromosoom dat het Medea-gen kan bevatten. Waar de Beeman-groep achter kwam, was dat het Medea-gen alleen een rol speelt als een vrouwtje er heterozygoot voor is. Dat wil zeggen: als 챕챕n van de twee potentieel-Medea-gen-bevattende chromosomen inderdaad het Medea-gen draagt, maar het bijbehorende chromosoom niet. Dat genotype noemen we Mm. De hoofdletter M staat in die code voor aanwezigheid van het Medea-gen, de kleine letter m voor het ontbreken daarvan; een kever die homozygoot is voor aanwezigheid van het Medea-gen heeft zo het genotype MM.
°
Bij de aanmaak van geslachtscellen worden de chromosomen verdeeld: elke eicel of spermatozoïde krijgt van elk chromosoom één kopie. Van de eicellen van een heterozygoot vrouwtje bevat dus de helft het Medea-gen en de andere helft niet. Als zo’n vrouwtje paart met een mannetje dat het genotype mm heeft (en dus spermatozoïden met ieder een kopie van een chromosoom zonder het Medea-gen), zal normaal gesproken de ene helft van hun nakomelingen het genotype Mm hebben en de andere helft mm.
°
Liquideer de concurrentie
°
In de natuur overleeft altijd slechts een klein deel van de honderd jongen in elk legsel. Zouden ze allemaal overleven, dan zou de wereld allang stampvol zitten met Tribolium-kevers. Tussen de jongen is hevige concurrentie om voedsel, ruimte, beschutting tegen predatoren en wat dies meer zij. Hoe minder broers en zussen je hebt, hoe groter de kans is dat je zelf overleeft. Voor de moeder is echter honderd jongen het beste aantal: de verhouding tussen gespendeerde energie en fitness-opbrengst is bij dat aantal optimaal. Uiteindelijk zullen er uit elk legsel maar een paar nakomelingen overleven en zichzelf voortplanten. In het geval van de Mm-moeder en de mm-vader zullen sommige daarvan het genotype Mm hebben en andere mm.
°
Laten we nu eens kijken naar de belangen van het Medea-gen.
°
Zoals alle genen heeft het Medea-gen als enige doel zichzelf zoveel mogelijk te vermenigvuldigen. Nu moeten de embryo’s die het gen bij zich dragen (in dit geval met genotype Mm) kostbare voedingstoffen delen met hun broertjes en zusjes die het gen niet bij zich dragen en dus voor het Medea-gen niets betekenen. Het gen heeft een manier gevonden om die situatie voor zichzelf te verbeteren. Het liquideert de concurrentie, en wel als volgt.
°
Ten eerste maakt het in zijn vrouwelijke dragers (Mm of MM) een gif aan dat werkt in het eierpakket. Het gif komt zo in contact met ieder embryo in iedere dragende moeder.
°
Ten tweede maakt het Medea-gen van elk dragend embryo (Mm of MM) een tegengif aan. Zo worden alle embryo’s die het genotype mm hebben, vergiftigd door hun Mm-moeder. De Mm-embryo’s overleven door hun tegengif. Dat betekent ten eerste dat de overlevende embryo’s minder concurrentie hebben en dus een grotere overlevingskans. Belangrijker is echter dat alle kevers die geboren worden, drager zijn van het Medea-gen. Het gen garandeert op deze manier 100% overerving naar de volgende generatie, terwijl andere genen het met 50% moeten doen. Het Medea-gen is een van de meest egoïstische genen die er ooit gevonden zijn en voor zover bekend komt het maar bij een paar soorten kevers voor.
°
Waarom het gen naar Medea is genoemd, behoeft geen uitleg
.
Kruisingschema van de overerving van het Medea-gen
°
Een dergelijk gen zal zich, zodra het ontstaat, snel gaan verspreiden over de populatie. In iedere generatie kevers krijgt het meer marktaandeel. Uiteindelijk zullen (bijna) alle kevers homozygoot zijn voor het gen. De m-variant van het bewuste chromosoom komt bijna niet meer voor, en als uiteindelijk bijna de hele populatie genotype MM heeft zal het gen geen gevolgen meer hebben: alle vrouwtjes vergiftigen hun eieren, alle embryo’s maken tegengif. Het systeem van gif en tegengif is dan nutteloos geworden en onzichtbaar. Dat was precies de situatie in de Singaporese populatie Tribolium-kevers. Niemand zou daar ooit het Medea-gen ontdekt hebben – als Richard Beeman geen beestjes van de andere kant van de wereld had gehaald om kruisingen mee uit te voeren.
°
Een chromosoom dat van mannen houdt
°
Een Nasonia-sluipwesp (foto Leo Beukeboom)
°
PSR is ongeveer net zo egoïstisch als het Medea-gen, maar hier gaat het om een heel chromosoom in plaats van één enkel gen.
°
Bij sluipwespen, zoals Nasonia-soorten, wordt het geslacht van de nakomelingen als volgt bepaald: als een vrouwtje onbevruchte eieren legt, hebben die eieren maar één set chromosomen. Zij ontwikkelen zich tot mannetjes. Laat het vrouwtje de eieren bevruchten, dan krijgt het ei een tweede set chromosomen van de vader, en het jong ontwikkelt zich tot een vrouwtje. Een mannetjessluipwesp kan zijn erfelijke eigenschappen dus alleen doorgeven aan zijn dochters. Tenzij hij het PSR-chromosoom bij zich draagt. Dan kan hij zijn erfelijke eigenschappen helemaal niet doorgeven.
°
Hoe krijgt dat PSR-chromosoom zoiets voorelkaar? En wat bereikt het ermee?
°
Het PSR-chromosoom is een heel klein chromosoom; veel kleiner dan de andere vijf chromosomen van Nasonia. Het chromosoom is voor een sluipwesp niet onmisbaar en zelfs nogal nadelig, zoals hieronder wordt uitgelegd.
°
Een bevrucht eitje bevat altijd twee sets chromosomen, één van de vader en één van de moeder. Het PSR-chromosoom zorgt ervoor dat alle chromosomen van de vader, behalve het PSR-chromosoom zelf, bij de eerste deling van de bevruchte eicel uitgeschakeld worden.
°
Hoe het chromosoom dit doet is niet bekend, maar het is wel effectief. Alleen de set chromosomen van de moeder blijft over, en er ontstaat een mannetje in plaats van een vrouwtje. Let wel, een mannetje mét een PSR-chromosoom.
°
Dit lijkt op het eerste gezicht onzinnig, maar het PSR-chromosoom bereikt er bijzonder veel mee. Een mannetje heeft maar één set chromosomen, en de hele set wordt meegegeven aan het sperma.
°
Een vrouwtje echter heeft twee sets chromosomen en zij kan daarvan maar de helft doorgeven aan een eicel. Ieder chromosoom in een vrouwtje heeft dus 50 % kans niet doorgegeven te worden aan het nageslacht.
°
Het PSR-chromosoom heeft er belang bij die kans te vermijden. En, door vrouwelijke dragers te veranderen in mannetjes, vermijdt het die kans ook.. Het PSR-chromosoom wordt altijd doorgegeven aan de volgende generatie.
°

Diagram van de overerving van het PSR-chromosoom (met dank aan Leo Beukeboom)

°

Mitochondrieën

_
DNA is egoïstisch. Zoals de vorige paragrafen beschrijven, kan dat hele vervelende gevolgen hebben voor de drager van dat DNA. Kinderen kunnen vermoord worden door bepaalde genen, omdat ze niet bijdragen aan de verspreiding van die genen. Maar er zijn meer partijen die verspreiding, vermenigvuldiging en overerving tot doel hebben.

°
Neem mitochondrieËn. Een mitochondrium is een onderdeel van de cel dat zorgt voor de energiehuishouding. Deze mitochondrieên bevatten een stuk compleet eigen DNA – ver van de normale chromosomen, in een ander deel van de cel.

°

Zoals alle DNA heeft ook dit genetisch materiaal slechts één doel: vermenigvuldigen. Dat is echter voor mitochondriaal DNA minder eenvoudig dan voor gewoon DNA: een mitochondrium past niet in een mannelijke geslachtscel. Alleen een eicel is groot genoeg om mitochondrieën te bevatten in het cytoplasma  en dus erft mitochondriaal DNA alleen via de vrouwelijke lijn over.

°

De eerste belangenconflicten komen meteen aan het licht: het gewone DNA heeft belang bij 50% mannelijke en 50% vrouwelijke geslachtscellen, terwijl het mitochondriaal DNA niets heeft aan de mannelijke. Natuurlijk heeft ook dit DNA in sommige gevallen een oplossing gevonden.

°


In weegbree bijvoorbeeld, een plant met mannelijke en vrouwelijke bloemen op één individu, maakt een gen op het mitochondriaal DNA alle mannelijke bloemen onvruchtbaar. Zo wordt alle energie van de plant gestoken in het produceren van vrouwelijke geslachtscellen – met daarin natuurlijk mitochondrieën.

°

Dit fenomeen noemen we Cytoplasmic Male Sterility. Als je goed kijkt naar bloeiende weegbree (Plantago-soorten), kun je soms exemplaren vinden waarbij er geen pollen in de helmknoppen zit. In zo’n weegbree zie je dan het resultaat van genetische sabotage: de mitochondriën hebben het voor het zeggen.

 PLANTAGO LANCEOLATA

*

°

Cytoplasmic Male Sterility in mais.

De rechter bloeiwijze is steriel.

°

Een bacterie die van vrouwen houdt

°
Een mitochondrium is op vele fronten vergelijkbaar met een bacterie. Veel weten-schappers vermoeden tegenwoordig ook dat dit celonderdeel, evenals bijvoorbeeld bladgroenkorrels, in de vroege evolutie ontstaan is vanuit een bacterie die een andere cel binnendrong en een samenwerking met die gastheercel startte. Dat zou ook de aanwezigheid van eigen DNA in mitochondri챘n en bladgroenkorrels verklaren.

°
Dat bacterieën inderdaad andere cellen binnendringen, staat buiten kijf. Dergelijke indringers worden ook nu nog gevonden. En deze bacteriën kampen met hetzelfde probleem als de mitochondrieën van de weegbree: ze passen niet in een spermatozoîde.

° Deze zogenaamde intracellulaire parasieten hebben voor hun probleem een scala aan oplossingen ontwikkeld.

°De inmiddels beroemde bacterie Wolbachia bijvoorbeeld, zorgt ervoor dat geïnfecteerde pissenbedmannetjes bijna perfecte vouwtjes worden. Meer weten over slinkse Wolbachia-strategieën en andere evolutionaire sabotage? Lees dan het artikel Wolbachia, een bacterie die van vrouwen houdt.

Voor vragen of opmerkingen n.a.v. dit artikel kunt u mailen met:

Expertise Centrum Biologie, NIBI

Bezoek de website van het NIBI

Bronnen

Medea: http://bru.gmprc.ksu.edu/proj/tribolium/medea.asp

PSR: http://www.sccs.swarthmore.edu/users/99/mahowald/hymenoptera.html

Cytoplasmic Male Sterility: http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e23/23b.htm#04

°
Rivierblindheid ; Blind van bacterie
°
donderdag 7 maart 2002 (Science, Noorderlicht VPRO)
De ontdekking van de ware aard van rivierblindheid, een ziekte waar zo’n 20 miljoen mensen in de tropen aan lijden, opent de weg naar een nieuwe geneeswijze.
Want de aandoening wordt niet veroorzaakt door een parasitaire worm, maar door bacteriën die die worm met zich meedraagt. Een veelgebruikt antibioticum lijkt de  organismen afdoende te bestrijden.
°
Rivierafzettingen vormen vruchtbare bodems. Toch zijn die in veel Afrikaanse en enkele Zuid-Amerikaanse landen vaak onbewoond vanwege het gevaar op besmetting
met rivierblindheid. Het water is immers de broedplaats van de vrouwtjes van de ‘zwarte vlieg’, die menselijk bloed nodig heeft om haar eieren te voeden.
°
Steekt zo’n vlieg een mens, dan kan zij de larven van een wormpje dat zij met zich meedraagt overbrengen.
Na verloop van tijd veroorzaken die heftige jeuk en uiteindelijk oogontstekingen die iemand blind kunnen maken.
Er is veel onderzoek naar de aandoening gedaan.
Daaruit blijkt dat levende wormen op zich betrekkelijk onschuldig zijn. Het vrouwtje van de soort kan een jaar of vijftien in een mensenlichaam mee, en wordt in die tijd soms een halve meter lang. Maar zij blijft al die tijd op dezelfde plaats zitten, ergens in de huid, dicht tegen het bot
°
“ bijvoorbeeld tegen de schedel of het scheenbeen. Haar aanwezigheid wordt dan verraden door een dikke maar ongevaarlijke knobbel.”
°
Riskanter zijn de miljoenen larven die een vrouwtje produceert. De mini-wormpjes verplaatsen zich door de huid, wat vreselijk kan jeuken, en ze nestelen zich onder meer in het hoornvlies van het oog. Het probleem ontstaat als de larven daar sterven, want dat lijkt het afweersysteem pas goed te activeren.  Zo goed, dat het oogweefsel gaat ontsteken en de patiënt uiteindelijk blind kan worden.
°
Een groep Amerikaanse, Duitse en Britse artsen denkt nu te hebben achterhaald hoe dat in zijn werk gaat.
Een paar jaar geleden ontdekten enkelen van hen dat de levensloop van de wormen volledig afhankelijk is van zogeheten Wolbachia-bacterieën.
°
Als die ontbreken, kunnen larven en volwassen exemplaren niet groeien en zich niet voortplanten.
Wat de micro-organismen precies doen is onduidelijk, maar wormen die in het laboratorium waren behandeld met antibiotica (die veel van de bacterieën doodden) vermagerden ernstig en plantten zich nog amper voort.
°
De groep, die onder leiding stond van de Amerikaan Eric Pearlman, verbonden aan de Academische Ziekenhuizen van Cleveland, besloot te onderzoeken of de bacterieën misschien ook een rol spelen bij het ontstaan van de oogontstekingen van patiënten. Zij experimenteerden met muizen die wormen kregen ingespoten die van tevoren met antibiotica waren behandeld.
De knaagdieren kregen veel minder last van oogproblemen dan soortgenoten die onbehandelde wormen hadden gekregen.
°
Vervolgexperimenten brachten bovendien aan het licht dat de oogontstekingen het gevolg zijn van giftige stoffen die de Wolbachia-bacteriën van overleden wormlarven uitscheiden.
Die stoffen komen in het oogweefsel terecht, en activeren bepaalde receptoren die op de buitenkant van de weefselcellen zitten.
Het immuunsysteem krijgt daardoor de indruk dat de weefsels een gevaar vormen, en valt de cellen aan.
Dat gebeurt zo grondig, dat blindheid het gevolg kan zijn
°
Nu we dit weten, schrijft de groep in het wetenschappelijk tijdschrift Science, kan er een nieuwe behandelmethode komen voor patiënten. Tot dusver zijn er alleen medicijnen die de wormlarven doden.
Het effect daarvan is echter na enkele maanden voorbij, zodat de patiënt de middelen levenslang moet gebruiken.
Van het veelgebruikte antibioticum doxycycline, suggereren de auteurs, is meer heil te verwachten.
Het is al gebleken dat doxycycline dodelijk is voor Wolbachia-bacterieën in de wormen.
Dat heeft voor patiënten met rivierblindheid twee potentiële voordelen:
de volwassen wormen kunnen zonder hun Wolbachia-bacterieën geen larven meer produceren, en de larven die al in de huid zitten, verliezen na hun dood geen giftige, bacteriële stoffen meer.
Oogontstekingen zouden dan achterwege blijven.
°
Op den duur zou de ziekte op die manier zelfs kunnen worden uitgebannen.
Want als een behandelde patiënt opnieuw door een zwarte vlieg gestoken wordt, zuigt die wormlarven zonder bacterieën op.
Laat de vlieg die weer vrij in het bloed van haar volgende slachtoffer, dan heeft die niets te vrezen – de larve kan zich toch niet normaal ontwikkelen.
°
Wohlbachia bacterie 500_0_KEEP_RATIO_SCALE_CENTER_FFFFFFWolhbachia bacterieen
°
Marc Koenen
A. v. Saint André et. al.: The Role of Endosymbiotic Wolbachia Bacteria in the Pathogenesis of River Blindness. In: Science, vol. 295, p. 1892 (8 maart 2002)

°

Vliegenspuug in de strijd tegen rivierblindheid

Rivierblindheid is de voornaamste oorzaak van blindheid ter wereld. Het wordt veroorzaakt door de parasitaire worm Onchocerca volvulus, die in het water leeft en tot wel 14 jaar in het menselijk lichaam kan overleven. Het is een ziekte die vooral mensen in de derde wereld treft.

_

Eiwitten in vliegenspuug kunnnen helpen de mens minder bevattelijk te maken voor ziektes als rivierblindheid.

Voor het eerst is het spuug van het vliegje Simulium vittatum onderzocht, het kleine zwarte bijtvliegje dat de parasiet overbrengt die rivierblindheid veroorzaakt.

°

Deze tropische ziekte treft wereldwijd meer dan 17 miljoen mensen. De vrouwtjes van de vliegensoort zuigen bloed, en brengen daarbij de ziekteverwekkende parasiet over.

°

Amerikaanse onderzoekers analyseerden het spuug van honderden vliegenvrouwtjes. Daarin blijken maar liefst 72 verschillende eiwitten te zitten, een aantal zelfs nieuw voor de wetenschap. Het vliegenspuug bevat onder meer antiklontermiddelen en vaatverwijdende stoffen, zodat het bloed lekker blijft stromen als de vlieg aan het eten is. Ook zitten er pijnremmers en anti-jeukmiddelen in het vliegenspuug, zodat de vlieg lekker onopgemerkt kan blijven dooreten en niet halverwege de maaltijd van tafel wordt geslagen. Daarnaast zitten er eiwitten in het vliegenspuug die het afweersysteem van de mens verzwakken, zodat de ziekteverwekkende parasiet beter naar binnen kan glippen.

°

Een uitvoerige beschrijving van het vliegenspuug is deze week te lezen in het Journal of Proteome Research. Uiteindelijk hopen de onderzoekers op basis van het vliegenspuug geneesmiddelen of vaccins te ontwikkelen, die de verspreiding van rivierblindheid kunnen tegengaan.

http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/41791872/ 7-04-2009

°

Meer nakomelingen door bacteriën

Wolbachia-besmetting stimuleert de eierproductie

Door: Lara Harmans

Science /’Eierkamers’ van de fruitvlieg. Groen zijn Wolbachiabacteriën, roze zijn geslachtscellen.

Een Wolbachia-besmetting kan bij insecten leiden tot wel vier keer zoveel kinderen als normaal. Dat is misschien goed nieuws voor de beestjes zelf, maar minder leuk voor de mens.

Wolbachia zijn bacteriën die in de cellen van verschillende insecten en wormen kunnen leven. Deze parasieten kunnen niet zelfstandig leven: ze moeten in een gastheer verblijven om aan hun voedingsstoffen te komen. Ze geven hier wel ‘wat voor terug’: vrouwtjes die zijn besmet met Wolbachia krijgen over het algemeen meer nakomelingen dan vrouwtjes die niet zijn besmet. Fruitvliegjes krijgen dan zelfs vier keer zoveel kinderen, schrijven onderzoekers in Science.

Uit hun experimenten bleek dat het aantal stamceldelingen in het voortplantingsorgaan bij besmette vliegen gemiddeld verdubbelde ten opzichte van bacterievrije vliegen. Ook bleek de geprogrammeerde celdood, die normaliter veel plaatsvindtom de hoeveelheid ontwikkelende eieren in te perken, met de helft af te nemen. Deze twee factoren konden samen de vier keer zo grote productie van eieren verklaren

Het aantal Wolbachia-besmettingen kan snel toenemen: besmette vrouwtjes krijgen niet alleen meer kinderen, ze geven de bacterie ook aan deze nakomelingen door. Omdat de gastheren (zoals sommige muggen) vaak schadelijke mensenziektes met zich meedragen, is het voortplantingsvoordeel van de gastheer erg nadelig voor de mens. Maar hoe beter de mechanismen worden begrepen, des te effectiever kunnen de bacteriën – of hun gastheren – bestreden worden.

Eva M Fast e.a., Wolbachia enhance Drosophila stem cell proliferation and target the germline stem cell niche‘. Science, 20 oktober 2011.

°
OVERWINNING  OP DE WOHLBACHIA BACTERIEEN 
°

Seks mag weer

Insect evolueert razendsnel

Tussen het gewas op de Polynesische eilanden vlogen voor lange tijd alleen maar vrouwtjes van de vlindersoort Hypolimnas bolina.
Zoom
Tussen het gewas op de Polynesische eilanden vlogen voor lange tijd alleen maar vrouwtjes van de vlindersoort Hypolimnas bolina.

Mannetjesvlinders hebben met snelle natuurlijke selectie de strijd tegen een bacterie gewonnen, melden wetenschappers. Binnen vijf jaar ontwikkelden ze beter bewapende genen.

 De ondergang van de mannetjesvlinder van de soort Hypolimnas bolina op Polynesische eilanden leek definitief. Ze waren daar zowat van de aardbodem verdwenen. En dat is jammer, want de heren hebben witte vlekjes die door zonneschijn paars oplichten. Toch bleef de soort voortbestaan, met alleen maar vrouwen.
°
Menig feminist zal willen weten hoe de dames dat flikten. Wel, de vrouwtjesvlinders droegen een bacterie in hun cellen die hun eierstokjes aantastte. De ongenode gast die bekend staat als Wolbachia, doodde simpelweg alle mannelijke embryo’s. Dat is voor de bacterie nuttig, omdat hij zich toch alleen maar via dames verspreidt. Deze vrouwelijke vlinders planten zich dan ongeslachtelijk voort.
°
Biologen die de eilandengroep in 2001 bezochten, vonden geen mannelijke bolinavlinders meer. Die waren door toedoen van de bacterie uitgestorven, zo leek het. Ze waren dan ook stomverbaasd toen ze in 2006 bijna net zoveel mannetjes als vrouwtjes vonden.
°
De Franse bioloog Sylvain Charlat vroeg zich af hoe dat kon. Hij geeft nu met zijn collega’s zelf het antwoord in het tijdschrift Science.
°
De mannelijke vlinders sloegen terug door snel te evolueren. Ze ontwikkelden genen die Wolbachia onderdrukken.
Charlat ging in zijn onderzoek ouderwets vlinders vangen. Hij verzamelde in 2006 vlinders op de Polynesische eilanden Upolu en Savaii. Hij liet veertien vrouwtjes eieren leggen, om te kijken of Wolbachia nog steeds het ontstaan van mannetjes tegenhield. Maar alle moeders kregen zonen. Dat is wat anders dan vijf jaar eerder, toen door Wolbachia slechts 3 van de 64 moeders in staat waren zonen te krijgen. Overigens kregen de veertien dames van 2006 in totaal 75 zonen en 83 dochters.
De verhouding tussen man en vrouw lijkt dus weer helemaal hersteld. Misschien was de Wolbachia-bacterie wel uitgestorven. Daarom onderzochten ze het genetisch materiaal van de vlinders dieren om na te gaan of het DNA van Wolbachia nog aanwezig was. En ja hoor, de parasitaire bacterie was er nog wel.
°
Dat deed de biologen vermoeden dat Wolbachia in de lichamen van de vlinders wordt onderdrukt. Het zou dan als volgt zijn gegaan. Een handvol vlinders droeg een gen dat Wolbachia tegenhoudt in zijn parasitaire, overdreven feministische daden.
°
Deze vlinders konden dus wel zonen krijgen. De bacterie kon in deze resistente vlinders bovendien minder profiteren van zijn gastheer. Uiteindelijk kregen de gezondere, resistente vlinders meer nakomelingen, waaronder dus ook zonen. Na een korte tijd heeft deze resistente versie de overhand en zijn er weer evenveel mannetjes als vrouwtjes. De onderzoekers konden dit bevestigen met kruisingsproeven.
°
Volgens Charlat en zijn collega’s is het herstel van Hypolimnas bolina een voorbeeld van supersnelle natuurlijke selectie. Binnen vijf jaar oftewel tien generaties zijn de genen van de vlindersoort zo geselecteerd, dat ze de werking van de parasitaire Wolbachia-bacterie de kop indrukken.
Hoe het zo snel is gegaan is volgens de biologen nu duidelijk.
°
Maar waarom precies zonen én dochters krijgen zoveel beter is dan alleen dochters krijgen, blijft voorlopig giswerk.
°
Ronald Veldhuizen Sylvain Charlat e.a.: ‘Extraordinary flux in sex ratio’, Science, 12 juli 2007
Een mannetjesvlinder van de soort Hypolimnas bolina zit zijn paarse kleurtjes te showen. Foto: W.A. Djatmiko
Hyopolimnas bolina  mannetje zit zijn paarse kleuren te showen
Mannelijk exemplaar van de vlindersoort Hyoplimnas bolina; in het juiste licht gloeien lichtblauwe plekken op de vleugels op.
bron: Sylvain Charlat / Science.
°
Grootschalige Horizontale gen transfert tussen eencellige en meercellige organismen , gemeld Wikinews,
4 september 2007
Wolbachia kan bijna zijn gehele genoom invoegen in het DNA van de ongewervelde soorten die het besmet … Dat meldden wetenschappers van het J.Craig Venter Institute en de University of Rochester .Dit is een eerste voorbeeld/waarneming van een grootschalige horizontale genoverdracht( HGT LGT = Genetische uitwisseling ) tussen eencellige en meercellige organismen.( Horizontale genoverdracht tussen fruitvlieg Drosophila ananassae en wohlbachia )
Toezending elektron micrograph van Wolbachia binnen een insect cel. Foto: Scott O'Neill.

Elektronenmicrocoop foto van een Wolbachia binnenin een insecten cel.
Image: Scott O’Neill . Foto: Scott O’Neill.

Hoewel horizontale gen overdracht tussen eencellige organismen vrij courant is( in het bijzonder tussen bacterieen/ zie resistentie -ontwikkeling ) : is het zeldzaam (waargenomen tot nu toe ) tussen meercellige organismen en eencelligen , en een grootschalige overdracht( zoals dat van een kompleet genoom )was vrij onverwacht

Naast de ontdekking van de volledige genoom overdracht tussen Drosophila ananassae ;is vroeger al een vrij aanzienlijke gen- overdracht geconstateerd tussen wohlbachia en 3 andere insektensoorten ; hetzelfde geldt voor 4 nematodes soorten .De onderzoekers scannen nu genetische databanken van ongewervelden op zoek naar (reeds bekende ) sequenties van Wolbachia.genomen

De wetenschappers stelden ook vast dat deze “ingelaste/ingeplakte ” (= inserted )sequenties werden behouden tijdens de voortplanting : de invoegingen bleven aanwezig in de genomen van meerdere generaties van dezelfde insecten -soort . Bovendien zijn er aanwijzingen die suggereren dat de verworven segmenten van het Wolbachia genoom de reproductieve conditie van de voormelde ongewervelden bevorderde

De transferts gebeuren waarschijnlijk tijdens de pogingen van het gastheer-genoom om DNA- reparatie – uit te voeren ; Die mechanismen zullen het “verworven ” Wolbachia DNA (= beschikbaar sinds de kiem- cellen geïnfecteerd zijn met Wolbachia) in het gastheer chromosoom zoveel mogelijk (dubbelstrenging ) behouden . (1)

De resultaten van dergelijke HGT kunnen hebben belangrijke gevolgen hebben voor het begrijpen van evolutie-mechanismen . Het onderzoek heeft ook gevolgen voor de verschillende vormen van genetisch sequentie onderzoek,: Gevonden bacterieele sequenties werden ( tot nu toe ) vaak genegeerd omdat er over het algemeen werd van uitgegaan dat ze te wijten waren aan “veronderstelde ” verontreinigingen van het onderzochte materiaal …

Wolbachia, is een geslacht van bacteriën dat normaal geleedpotigen, (vooral insecten, ) infecteert en is reeds langer bekend om haar vreemde gedragingen en invloeden dat van grote invloed kan zijn op haar gastheer-soorten . Er is bijvoorbeeld aangetoond dat de aanwezigheid van Wolbachia kan worden worden gecorreleerd met de snelle evolutie van de soorten die ze besmet en er wordt vermoed dat deze bacterieen verantwoordelijk zijn voor een verscheidenheid aan soortvormende verschijnselen die een neveneffect (bijprodukt ) zijn van Wolbachia manipulaties van de reproductie en seksen verdeling bij haar gastheer …

Wolbachia infecteert , volgens sommige schattingen , meer dan de helft van alle geleedpotigen en is er al van verdacht een belangrijke rol te spelen in de evolutie en soortvorming van vele ongewervelden.

Wolbachiazelf kan zich (als cytoplasma parasiet in de eicellen )over het algemeen alleen reproduceren en in de gastheer-soort als onafhankelijk wezen handhaven door middel van de wijfjes … Het heeft derhalve een aantal strategieën ontwikkeld dat produktie van wijfjes bevorderd en het onstaan van selectief mannetjes onderdrukt parthenogenesis , and preventing infected males from reproducing with uninfected females.

Deze strategieën omvatten het embryonair doden van zich ontwikkelende mannetjes , gedwongen parthenogenese, en het steriel maken van besmette mannetjes …Terwijl onbesmette mannetjes minder aantrekkelijk zijn voor besmette vrouwtjes

(1)
bij de reparatie van DNA wordt de grootste streng gebruikt als mal voor de kleinste streng
zodat deze aangroeit tot dezelfde lengte —> in feite zal het behouden gedeelte van het donor-genoom( dat misschien op een streng is ingebouwd ) worden verdubbeld
meer  over GEN-REPARATIES 

…..Het werkelijke aantal fouten na DNA replicatie is 1 op de 1010 nucleotiden. Dit komt omdat na DNA replicatie proofreading en DNA mismatch repair plaatsvindt

…. van de genen wordt een volledige RNA-kopie gemaakt. ….. Klein eiwit helpt speciaal RNA bij reparaties.

…..Bacteria in permafrost  Ancient bacteria show evidence of DNA repair

http://www.pnas.org/content/104/36/14401.full

RNA repair in bacteria    http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091012225811.htm

Modern mRNA Proofreading and Repair: Clues that the Last
Universal Common Ancestor Possessed an RNA Genome?

http://mbe.oxfordjournals.org/content/22/6/1444.short

Ann Ganesan in DNA Repair van 2003. :

(Ik neem nu aan dat de twee besprekingen het boek goed weergeven. Op grond van de boekbesprekingen: …)

Waargenomen Laterale gentransfert

ZIE OOK    /  

 (= horizontal transfer Horizontale genoverdracht) en endosymbiose tussen Wolbachia wormen en fruitvliegen

Wetenschappers aan de universiteit van Rochester hebben het complete genoom(!) van een bacteriële parasiet gevonden in het genoom van een slachtoffer van deze parasiet. Deze ontdekking toont aan dat het mogelijk is dat een uitwisseling van genomen tussen verschillende soorten mogelijk is en het werpt een volledig nieuw licht op evolutie zoals we die tot nu toe in kaart hebben weten te brengen. Vóór deze studie was al lange tijd bekend dat deze uitwisseling kon plaatsvinden, echter tot nu toe hebben wetenschappers altijd aangenomen dat het in zeer lage frequenties voorkwam. Het is ook de reden geweest dat men in het verleden sprak van ‘vervuiling’ wanneer men bacterieel DNA tegenkwam in een niet-bacterieel monster. Een voorbeeld hiervan is het ontrafelen van het DNA van de ‘ananassae fruitvlieg‘ geweest waarin DNA van de Wolbachia werd aangetroffen. In het finale genoom werd dit DNA aanvankelijk niet gepresenteerd als onderdeel van het genoom van de fruitvlieg.

VIDEO: Professor Werren describes the genome-in-a-genome

Genes transferring to host's DNA

Wolbachia genes transferring to host’s DNA. (Illustration: Nicolle Rager Fuller, National Science.

Wolbachia genes transferring to host’s DNA (Nicolle Rager Fuller, National Science)

Wolbachia Gene in Fly Genome

Wolbachia infection inside fly ovaries

Boston Globe
A Trojan horse inside genes of the fruit fly
(September 3, 2007)

New York Times
When Bacteria Transfer Genes to Invertebrates and Spread From There
(September 4, 2007)

Washington Post
One Species’ Genome Found Within Another
(August 30, 2007)

Biology

Wolbachia Aids Speciation

NIH Agrees to Sequencing

The Jack Werren Lab

Genetic Parasites

10.26.07

play video Talk about “the stranger within””De vreemdeling binnenin “…Wetenschappers ontdekken wat het “ingeplakte “complete gecodeerde genoom lijkt te zijn van een bacterie-species in het DNA van een fruitvlieg . De ontdekking kan grote gevolgen hebben voor de DNA-sequencing projekten ….

Zie video op de web pagina
(movie will open in a separate window)
Quicktime( required )

-Horizontale gen overdracht speelt dus niet aleen bij LUCA en bacteriën onderling een rol, maar ook bij cytoplasma bacterieën in de cel van meercelligen een rol.

Ik ben zeer benieuwd wat de creationisten daarop zullen weten te antwoorden

°

WOLBACHIA  als wapen tegen de verspreiding  ( en tussengastheren controle ) van    erge  pathogenen -plagen

2013

  http://www.abc.net.au/science/articles/2013/06/04/3773516.htm

Aedes aegypti  pest  control   en wohlbachia

paper  —>

http://www.pnas.org/content/110/25/10276

 

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers op de volgende wijze: