昆虫共生系が予想以上に脆弱であることを発見(Insect symbioses are surprisingly fragile)

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2026-04-01 マックス・プランク研究所

Max Planck Societyの研究によると、昆虫と共生微生物の関係は数百万年にわたり維持されてきたにもかかわらず、意外にも脆弱であることが明らかになった。研究では、共生関係が長期進化の中で安定しているように見えても、環境変化や遺伝的要因により容易に崩壊し得ることを示した。特に共生細菌のゲノム縮小や機能依存の進行が、宿主と微生物の相互依存を強める一方で、適応能力を低下させる要因となる。この結果は、生物間共生の進化が必ずしも安定ではなく、動的かつ不安定な側面を持つことを示している。

昆虫共生系が予想以上に脆弱であることを発見(Insect symbioses are surprisingly fragile)
A bacteriome infected with Sodalis praecaptivus (magenta) in a first-generation offspring of the sawtoothed grain beetle, Oryzaephilus surinamensis. The original symbiont, Shikimatogenerans, is labeled in yellow.© MPI f. Chemical Ecology/ Ronja Krüsemer

<関連情報>

実験的にソダリスに感染させたところ、古代の昆虫共生生物が排除された Experimental Sodalis infection eliminates ancient insect symbiont

Ronja Krüsemer,Ana S. P. Carvalho,Jean Keller,Heiko Vogel,Colin Dale,Tobias Engl & Martin Kaltenpoth
Nature Communications  Published:31 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-71143-2

Abstract

Many insects benefit from ancient nutrient-supplementing endosymbionts. While symbiont losses and replacements occur on evolutionary timescales, their dynamics remain enigmatic due to the lack of experimentally tractable systems. Here, we report on the experimental establishment of the culturable bacterium Sodalis praecaptivus in a grain pest beetle (Oryzaephilus surinamensis) and its effect on the native symbiont Shikimatogenerans silvanidophilus, which produces the tyrosine precursor prephenate. Injection of Sodalis into female beetles led to systemic intracellular infection and efficient transovarial vertical transmission but reduced host survival and reproduction. Interestingly, Sodalis also invaded the host’s bacteriomes, causing irregular morphology and rapid loss of Shikimatogenerans within three beetle generations. Transcriptomics revealed a strong upregulation of host immune effectors upon Sodalis infection, but little reaction from Shikimatogenerans, indicating that the ancient symbiont is incapable of responding adaptively to the introduced competitor. The rapid elimination of the native symbiont in O. surinamensis showcases the fragility of ancient beneficial symbioses and experimentally recapitulates a crucial step towards a functional symbiont replacement.

細胞遺伝子工学
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