虱子和它们的细菌伙伴一起进化了数百万年

佛罗里达自然历史博物馆的研究为吸血虱和产生维生素的细菌伙伴之间的复杂共享历史提供了新的见解，使他们能够寄生哺乳动物，包括灵长类动物和人类。

虱子依靠细菌来提供血液中缺少的必需维生素，血液是他们唯一的食物来源。这些细菌伴侣生活在昆虫宿主体内的特化细胞中，并从雌性虱子传给她的后代。如果没有共生细菌，虱子就无法生存，而细菌又不能生活在它们的昆虫宿主之外。

然而，当他们的伙伴关系开始时，以及它如何随着时间的推移而演变尚不清楚。以前的研究表明虱子在其进化史上多次获得并取代了它们的细菌共生体。

但佛罗里达博物馆研究人员布雷特博伊德和大卫里德的一项研究发现，寄生于灵长类动物和人类的虱子已经连续至少持续了2千万到2千5百万年，与大猩猩和旧世界猴子共同生活的时期保持一致。祖先。

随着灵长类动物的进化，虱子也在进化，它们的细菌伴侣的进化也紧密相连。

Boyd说，这些数据为这些共生细菌的进化树提供了一个新的视角，他作为博物馆的博士生进行了这项研究。

“虽然虱子受到高度诽谤，但它们提供了丰富的科学信息，”博伊德说，他现在是佐治亚大学的博士后研究员，也是该研究的第一作者。“因为这些共生细菌与虱子和灵长类动物之间已知的进化历史有关，所以这是研究细菌基因组进化的理想系统。”

哺乳动物的策展人，佛罗里达博物馆的研究和收藏副主任里德说，许多种吸血虱只会寄生在一种宿主身上，这种特异性可以让人们看到灵长类动物和人类的进化。

“我们历史的某些部分是阴暗的，难以重建，”他说。“虱子及其共生细菌的进化有助于揭示人类和灵长类动物的进化历史，为我们的过去提供新的线索。”

为了更全面地了解虱子和它们的细菌共生体是如何协同作用的，研究人员对来自人类，黑猩猩，大猩猩和红疣猴虱的内共生体的基因组进行了测序和组装。

他们发现细菌的基因组很小，徘徊在530,000到570,000个碱基对之间。相比之下，大肠杆菌的基因组大约有460万个碱基对。

小基因组是昆虫共生体的典型特征，它们在与宿主的关系过程中失去了大部分基因组。

比较不同的共生体基因组，研究人员发现了在过去的2500万年中广泛的基因组重塑的证据，这些基因改造导致了对虱子 - 共生共生关键的基因在细菌基因组中彼此接近。Boyd说，这种安排可能被证明是有利的，因为它在今天的许多虱子共生体中持续存在。

该研究还表明，大部分共生体基因组都致力于维生素合成。在寄生于人类，大猩猩，黑猩猩和猴子的虱子中，共生体使B族维生素对基本细胞过程至关重要

Boyd说，共生基因组随着时间的推移如何缩小以及哪些基因仍然是基础科学和应用科学的关键研究问题。

“共生体基因组变化的过程对于理解昆虫和细菌如何形成可以持续数千年至数亿年的共生关系非常重要，”他说。“保留在微小基因组中的基因提供了哪些基因对维持细菌生命至关重要的见解。”

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