De wolluis en zijn bacteriën zijn genetisch verweven

De citruswolluis met zijn twee bacteriële symbionten (inzet). Op de elektronenmicroscopische foto is Tremblaya blauw ingekleurd en Moranella rood. Foto's Lyle Buss, University of Florida;Carol von Dohle, Utah State University

Een bacterie in een bacterie in een insect. Dat is de levensvorm die de citruswolluis Planococcus citri vormt met zijn twee inwonende bacteriën, Tremblaya princeps en de daarin levende Moranella endobia. Ze zijn onafscheidelijk, wisten biologen al sinds de ontdekking van de ménage à trois tien jaar jaar geleden. Maar nu blijkt uit DNA-onderzoek ook waarom: hun stofwisseling is onlosmakelijk verweven (Current Biology, 11 augustus).

Wolluizen leven van plantensap, plantensap en nog eens plantensap. Dat is wel rijk aan koolhydraten, maar bevat bijna geen andere voedingstoffen zoals eiwitten en aminozuren. Die moet het insect dus zelf opbouwen. Maar de wolluis mist de enzymen die nodig zijn om bepaalde essentiële aminozuren te maken. De beide bacteriën in het lichaam van de luis blijken nu in de ontbrekende stukjes van de keten te voorzien. Dat volgt uit de bestudering van het volledige genoom van de endosymbiotische bacteriën door biologen John McCutcheon van de universiteit van Montana en Carol von Dohlen van Utah State University. In het DNA van de drie organismen zit onderling bijzonder weinig overlap, zo blijkt.

Het genoom van Tremblaya is met slechts 138.927 baseparen en 121 eiwitcoderende genen extreem klein; het is zelfs het kleinste dat ooit voor een bacterie gevonden is. Bijna een kwart van de Tremblaya-genen (29) zijn betrokken bij de productie van tien essentiële aminozuren. Maar voor geen enkele van die aminozuren is de syntheseroute compleet.

Hoewel de bacterie Moranella veel kleiner is, is zijn DNA-keten bijna vier keer zo lang als die van Tremblaya, 538.294 baseparen. Toch bevat het Moranella-genoom maar 15 genen voor enzymen die nodig zijn voor de productie van essentiële aminozuren. Slechts drie daarvan zijn ook aanwezig bij Tremblaya.

McCutcheon en Von Dohlen concluderen dat voor de productie van de essentiële aminozuren tryptofaan en threonine een vlechtwerk nodig is van enzymen die uit beide bacteriën komen. Voor de aanmaak van drie andere aminozuren, fenylalanine, arginine en isoleucine, is ook de inbreng van zowel Tremblaya als Moranella nodig, maar zij missen de enzymen die nodig zijn voor de laatste stappen in de reeks van omzettingen. Volgens de onderzoekers maakt het insect de reactieketen af.

Uit de studie blijkt verder dat de bacteriën genen missen om wolluiscellen te infecteren. Daarom denken de onderzoekers dat de symbiose volledig onder controle staat van het insect. Dat sluit aan bij eerdere bevindingen dat het aantal bacteriën varieert met de leeftijd van het insect. Sander Voormolen

    • Sander Voormolen