Симбиотические дрожжи помогают усачам питаться древесиной

Древесина — трудноперевариваемый источник пищи даже для насекомых, так как содержит твёрдые вещества, например, целлюлозу. Чтобы сделать её более съедобной, некоторым насекомым-ксилофагам помогают симбиотические микроорганизмы, расщепляющие компоненты древесины.

Группа учёных из Университета Нагои (Япония) выделила симбиотические дрожжи из взрослых особей, личинок и яиц японского жука-усача и обнаружила специализированные органы, которые хранят эти дрожжи. Это позволяет жукам расщеплять несъедобные компоненты древесины. Результаты опубликованы в PLOS ONE.

Древесина играет ключевую роль в жизненном цикле усача. После сбора пыльцы с цветов самка японского цветочного усача откладывает яйца на мёртвую и гниющую древесину. В течение месяца вылупляются личинки, которые зарываются в древесину, питаются ею, окукливаются и превращаются во взрослых жуков.

Исследователи из Университета Нагои в сотрудничестве с Национальным институтом генетики и Институтом лесного хозяйства и лесных продуктов изучили усачей на личиночной и взрослой стадиях. Они обнаружили, что жуки обладают особыми органами для использования симбиотических дрожжей Scheffersomyces insectosa. Эти дрожжи расщепляют компоненты древесины, превращая её в источник пищи.

Дрожжи были выделены из мембранного трубчатого мешочка в яйцекладе взрослых самок и личинок, особенно в области рядом с кишечником, содержащей кистоподобные ткани — мицетомы. В культуральных экспериментах дрожжи продемонстрировали способность расщеплять ксилозу и другие компоненты древесины, которые насекомые не могут переварить самостоятельно.

Механизм передачи симбионта

Результаты показывают, что дрожжи передаются от матери к потомству через откладку яиц. Мать помещает дрожжи на поверхность яйца во время яйцекладки. Вылупившиеся личинки получают дрожжи, поедая яичную скорлупу. Потомство хранит дрожжи в своих мицетомах, а став взрослыми, переносит их в специальный орган для хранения — мицетангий — и транспортирует к следующему месту размножения.

Это первое исследование, идентифицировавшее симбиотические отношения с дрожжами у японского цветочного усача — самого распространённого насекомого в японских лесах. Дрожжи могут выполнять и другие функции, например, производить антибиотики для защиты жука от патогенных микробов.