Einfach seltsam: Die Geschichte eines winzigen Parasiten

Zuerst waren sie Pilze und Protisten – und jetzt sind sie wieder Pilze. Einst zu primitiv, scheint es nun, dass sie immer einfacher statt komplexer rückwärts, entwickelt haben.

Mikrosporidien – einzellige Parasiten, die Fehler verwickelt in das Verschwinden von Honigbienen enthalten – sind seltsam. Bisher wurden ca. 1.300 Arten formell, laut Patrick Keeling, Professor an der University of British Columbia beschrieben wer untersucht. Sie sind dafür bekannt, Fische, Vögel, Insekten und sogar uns infizieren und Keeling nur erwartet, ihre Reihen wachsen zu sehen.

"Es gibt wahrscheinlich so viele Mikrosporidien wie gibt es Tiere," sagte Keeling. "Wir habe sie in Korallen oder Schwämmen noch nicht gefunden, aber ich glaube nicht, dass jemand aktiv sucht."

Entwicklung eine Kuriosität

Die ersten Mikrosporidien identifiziert fand man Seidenraupen zu infizieren. Im Jahre 1870 schob Louis Pasteur, französischer Chemiker, das Verfahren der Pasteurisierung erfand, es für eine Krankheit, die die Industrie dezimiert hatte. Zunächst, sie wurden als Pilze eingestuft, dann umbenannt Protisten, eine Catchall-Gruppe für komplexe Mikro-Organismen. Als Protisten verbrachten sie den größten Teil des 20. Jahrhunderts was Keeling bezieht sich auf eine "Wundertüte", eine unnatürliche Gruppe mit einzelligen Parasiten, die später als Tiere und Grünalgen umgegliedert. [10 most teuflischen und ekelhaft Parasiten]

Mitglieder der Mikrosporidien schien Mitochondrien fehlt – die Energie erzeugenden Zentren in komplexen Zellen gefunden – und im Jahr 1983 das inspirierte Wissenschaftler vorschlagen, dass sie tatsächlich sehr primitiven Organismen, die sich entwickelt hatte waren, bevor unter komplexen Zellen, Mitochondrien erschienen Keeling schrieb im Jahr 2009 in der Fachzeitschrift PLoS Pathogens.

Aber neuer molekulare Beweise schließlich herausgefordert, ihren Höhepunkt in der Entdeckung von winzigen Relikten der Mitochondrien, Mitosomes innerhalb Mikrosporidien, genannt nach Keeling. Primitiv, sondern es scheint diese Organismen sind einfacher geworden – man könnte sagen, schlanker — als ihre Vorfahren. Aufgrund der neuen Informationen waren die winzigen Parasiten auch, schließlich als Pilze, wieder sind komplexe Organismen, die ihre eigenen Lebensmittel, im Gegensatz zu Pflanzen nicht erzeugen. Die Gruppe umfasst Hefe, Schimmel und Pilze.

"Wir wissen, sie sind irgendwie im Zusammenhang mit Pilzen – es ist ein bisschen einen Streit darüber ob sie Pilze richtig oder nur nahe Verwandte, Pilze," Keeling sagte. "Pilze sind nicht einfache Organismen; Sie sind sehr komplexe Organismen, die Tiere sehr eng verwandt sind."

In den letzten Jahrzehnten Mikrosporidien inspirierten Interesse aus einem anderen Grund.

"Es wirklich bekannt war kein Problem für Leute bis der AIDS-Krise, werden dann sie festgestellt, dass Patienten von dieser Durchfall sterben waren, die nicht behandelbar, war", sagte Emily Troemel, Assistant Professor an der University of California, San Diego.

Mikrosporidien wachsen nur in einen Wirtsorganismus Zellen, wodurch sie viel schwieriger zu untersuchen als andere Krankheitserreger, wie die meisten Bakterien in einer Petrischale angebaut und manipuliert werden können. Troemel Lab bekommt dieses Problem anhand transparenter Rundwürmer, deren Mut durch eine Mikrosporidien genannt Nematocida Parisiioder "Nematoden Killer aus Paris," angesteckt worden sein, weil es Spulwürmer gefunden in Paris Kompost Gruben entdeckt wurde.

Radikale Einfachheit

Etwa vier Mikrosporidien Genome – ihre gesamten genetischen Blaupausen — veröffentlicht wurden, und Troemel engagiert sich bei der Koordinierung bemühen, basierend auf dem Broad Institute in Massachusetts, Sequenz 11 mehr.

Eines ist klar – Mikrosporidien haben kleine Genome. Die erste Art sequenziert häufig infiziert Kaninchen und enthielt nur 2.000 Gene, die Hälfte durch das bekannte Bakterium E. Coli, die in unsere Eingeweide wohnt enthalten.

"Das gesamte Genom war nur eine große Überraschung. Es ist so klein und so stark verdichtet und gab eine erstaunliche Reduktion in der Anzahl der Gene", sagte Keeling.

Der genetische Code für eine Mikrosporidien verantwortlich für Infektionen beim Menschen, die verursachen Durchfall, Enterocytozoon Bieneusi, enthält eine weitere überraschende Vereinfachung. Dieser Parasit hat keinen keine Gene benötigt, um Zucker in Energie, ein grundlegender Vorgang umzuwandeln, die Zellen sich selbst ernähren können.

Es ist verführerisch, abgespeckte Mikrosporidien mit Viren, zu vergleichen, die außerhalb ihrer Wirtszelle nichts sind aber genetische Inertmaterial gewickelt in einer Protein-Mantel. (Viren sind auch weithin als unbelebten.) Keeling Rundhölzer bei diesem Vergleich sagen, dass Mikrosporidien trügerisch sein kann, aber mit E. Bieneusi, wird der Vergleich ein wenig wärmer.

"Kein anderer Organismus bekannt ist, fehlt ganz jede Form des Energiestoffwechsels mit Ausnahme von Viren, wenn man bedenkt, dass sie"lebendig"sein," sagte er. Um sich selbst zu ernähren, importiert diese Mikrosporidien chemischen Energie, ATP, aus seiner Wirtszelle genannt.

Mikrosporidien haben eine entsprechend dramatische Technik für eine Zelle zu infizieren. Ihre Sporen, die einzige Bühne, außerhalb einer Wirtszelle zu überleben haben eine dicke, starre Wand mit einem Schlauch aufgerollt in seinem Inneren. In Reaktion auf Signale, die schlecht verstanden werden, wie die Spore Brüche seiner Wand und das Rohr schießt eine Harpune und stochert in den zukünftigen Wirtszelle. Der Restinhalt von Spore, einschließlich seine Kommandozentrale, der Kern, werden dann durch das Rohr in die Wirtszelle gepumpt.

Die wohl bekannteste Opfer

Die geheimnisvollen Verschwinden von Honigbienen begann im Herbst 2006 in Florida und Ausbreitung. Imker fand ihre Kolonien plötzlich leer, mit Ausnahme der Königin und ein paar Arbeiter, ohne Spuren von toten Bienen. In den Jahren seit es benannt wurde, hat Colony Collapse Disorder (CCD) weiterhin die Insekten, die entscheidend für die Bestäubung von Kulturpflanzen in Nordamerika verwüsten.

Jerry Bromenshenk, Forschungsprofessor an der University of Montana und Kollegen haben verschwindende Kolonien in Nordamerika mit einer Virus-Pilz Umbaumannschaft verbunden. Das Virus ist Insekt irisierende Virus, genannt für die Wirkung, die sie im infizierten Gewebe schafft und die Pilze Nosema Ceranae, eine Mikrosporidien. In einer Studie, veröffentlicht im Oktober 2010 in der Fachzeitschrift PLoS ONE das Team beschrieben diese Combo in Bienen aus Ermangelung Kolonien zu finden, und testen Sie beide Erreger in Bienen, sie fanden, dass zusammen, sie tödlicher waren als, wenn sie Bienen getrennt infiziert.

Bis 2007 wurde N. Ceranae Infektionen nur in asiatischen Honigbienen nicht unter der westlichen Honigbienen in Nordamerika verwendet und an anderer Stelle berichtet. Die Mikrosporidien jetzt in alte Muster geht zurück bis in die 1990er Jahre entdeckt worden, aber es ist möglich, den Erreger gibt es schon länger, nach Bromenshenk und Kollege Colin Henderson, der University of Montana College of Technology.

N. Ceranae jetzt fast überall zu finden ist Honigbienen gehalten werden, sagte Bromenshenk. Er warnte jedoch, dass CCD nicht angezeigt wird, hinter die meisten Probleme mit Honigbienen anderswo in der Welt zu sein.

Honig-Bienen und andere Bestäuber weltweit stehen eine Vielzahl von Herausforderungen: Lebensraum Änderung, Zersiedelung, Umweltverschmutzung, Chemikalien in der Landwirtschaft und der Ankunft fremder Arten verwendet. "So gibt es viele neue Druck auf diese Insekten, die hinter einigen der Probleme sein könnte, die zu sehen sind," sagte Bromenshenk.

Es ist nicht die einzige Mikrosporidien, Honigbienen zu infizieren. Zum Beispiel Nosema apis Honigbienen infiziert und gibt es schon seit langem, auch wenn sie nicht mit CCD verbunden ist. Ein weiterer Mikrosporidien, Nosema Bombi, befindet sich in erhöhten Konzentrationen unter rückläufiger Arten von Hummeln.

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