Evoluce symbiózy u termitů

Termiti jsou sociálně žijící linie švábů (Blattodae: Termitoidae), která v průběhu 150 milionů let své evoluce zaujala pozici hlavních makroskopických rozkladačů organické hmoty v tropech a subtropech. Pro trávení obtížně rozložitelných rostlinných těl a jejich zbytků navázali spolupráci se symbiotickými mikroorganismy – bakteriemi, archei a prvoky. Asi před 50 miliony let jedna linie termitů ztratila dominantní část střevní mikroflóry – prvoky. Následovala masivní evoluční radiace, která dala vzniknout čeledi Termitidae čítající asi 2400 druhů neboli 80 % druhové diverzity termitů, včetně například známých stavitelů katedrálových hnízd. Prvoci byli u Termitidae funkčně nahrazeni bakteriemi a také externě kultivovanými houbami (pouze u Macrotermitinae). Nové linie obsadily potravní niku, která byla pro skupinu „nižších termitů“ s prvoky ve střevě nepřístupná: organický materiál v půdě. Jak došlo k dramatické výměně symbiontů, se můžeme pokusit rekonstruovat na základě příbuzenských vztahů mezi současnými liniemi termitů. Fylogenetický signál mitochondriálních genomů termitů ukazoval, že dvě evolučně nejstarší linie Termitidae jsou Macrotermitinae (pěstitelé hub) a Sphaerotermitinae – prakticky neznámá skupina, která ve svých hnízdech buduje struktury podobné „houbovým zahrádkám“ u Macrotermitinae. Z toho bylo vyvozováno, že externalizace symbiontů znamenala nutný mezistupeň ve výměně střevní mikroflóry.

Fylogeneze termitů na základě tisíců jaderných genů 68 druhů.

Ve spolupráci vědeckých skupin z japonského Okinawa Institute of Science and Technology a České zemědělské univerzity v Praze jsme fylogenezi termitů zrevidovali za využití sekvencí tisíců jaderných genů z transkriptomů a genomů 68 druhů termitů. Analýza překvapivě ukázala, že Macrotermitinae a Sphaerotermitinae tvoří jedinou evoluční linii. Externalizace symbiontů tedy představuje jen jednu z raných strategií v evoluci Termitidae a prvoci byli pravděpodobně nahrazeni přímo bakteriemi. Změny střevních mikrobiálních společenstev mohly být spuštěny například postupnou změnou potravy termitů. Námi zrekonstruovaná fylogeneze rovněž odhaluje další nesrovnalosti v evoluci termitů, a upozorňuje tak na možné nedostatky fylogenetické analýzy založené pouze na sekvenci mitochondriálního genomu.

Aleš Buček, OIST, Japonsko Buček A. et al.: Current Biology, 2019, DOI: 10.1016/j.cub.2019.08.076

Ve spolupráci s Czexpats in Science (czexpats.org)

Ve spolupráci s Czexpats in Science (czexpats.org)