실험실 조건에서 진드기 내 Spiroplasma의 수직 및 수평 전파 조사

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13265(2023) 이 기사 인용

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많은 절지동물에는 수직 및/또는 수평 전파를 통해 유지되는 박테리아 공생체가 있습니다. 스피로플라스마는 진드기와 다른 절지동물의 가장 잘 알려진 공생체 중 하나입니다. 일부 진드기 종에서 높은 유병률에도 불구하고 Spiroplasma 감염이 진드기 개체군에 어떻게 확산되었는지는 아직 불분명합니다. 본 연구에서는 고주파수에서 Spiroplasma ixodetis를 보유하는 것으로 보고된 Ixodes ovatus를 실험 조건에서 수직 전송 가능성에 대해 조사했습니다. 다음으로, 진드기 유래 Spiroplasma의 두 가지 분리물인 S. ixodetis와 Spiroplasma mirum을 Spiroplasma가 없는 Haemaphysalis longicornis 콜로니에 실험적으로 접종하고 알과 유충에서 Spiroplasma의 존재를 테스트했습니다. 우리의 실험 데이터는 S. ixodetis가 원래 숙주 I. ovatus에서 수직 방식으로 알과 유충에 전달되었음을 확인했습니다. 두 번째 실험에서는 Spiroplasma 접종군과 대조군 H. longicornis 사이에 부풀린 중량, 난중 및 부화율에 유의한 차이가 없었습니다. 이는 Spiroplasma 감염이 진드기 번식에 영향을 미치지 않는다는 것을 의미합니다. Spiroplasma DNA는 S. ixodetis 접종 그룹의 일부 개체에서 파생된 알과 유충에서만 검출되었습니다. 이는 서로 다른 진드기 종 사이의 수평 전파 가능성을 입증했습니다. 이러한 발견은 자연에서 Spiroplasma의 전달 역학과 숙주 절지동물 종에 대한 적응 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Ixodid 진드기는 전 세계적으로 약 700종이 분포하는 척추동물의 혈액을 공급하는 외부 기생충입니다1. 그들은 많은 병원체의 벡터 역할을 하며 전 세계적으로 심각한 공중 보건 및 수의학 문제를 일으킵니다2,3. Ixodid 진드기는 혈액을 먹으면서 며칠 또는 몇 주 동안 숙주에 붙어 있습니다. 생애주기 동안 감염되는 숙주의 수에 따라 1기주, 2기주, 3기주 진드기로 나뉩니다. 1기주 진드기는 수명 주기 동안 단일 숙주에 부착되는 반면, 2기주 및 3기주 진드기는 단계4,5,6,7,8 사이의 환경에서 탈피를 위해 먹이를 먹은 후 숙주에서 떨어져 나갑니다.

'공생'이라는 용어는 1879년에 서로 다른 종이 긴밀하게 연합하여 함께 사는 상태를 설명하기 위해 처음 정의되었습니다9. 공생 관계는 생물학적 과정과 생태계에서 중요합니다10. 자연에서 박테리아와 절지동물 사이의 공생 관계는 잘 알려져 있으며 광범위하게 연구되어 왔습니다. 공생체는 숙주에서 생존하기 위해 서로 다른 전송 전략을 사용합니다11. Wolbachia 및 Arsenophonus와 같은 일부 공생체는 숙주 절지동물12에서 수직으로 전염됩니다. 한편, 다른 것들은 예를 들어 환경이나 감염된 동종 또는 다른 종으로부터 획득함으로써 수평 전송 경로를 사용합니다13,14. 어떤 경우에는 여러 감염 경로의 조합으로 인해 자연적으로 복잡한 전송 역학이 생성됩니다15,16. 내공생체의 지배적인 전달 형태는 수직 전달이며, 이는 주로 어미에서 자손으로 발생합니다17. 일부 곤충 공생체는 예를 들어 부모의 산란 후 분비물을 통해 특수한 전달 전략을 나타냅니다.

Spiroplasma 속의 구성원은 세포벽이 없는 나선형 박테리아입니다. 절지동물의 5~10%가 Spiroplasma를 공생체로 갖고 있는 것으로 추정됩니다. Spiroplasma의 많은 종은 수직 전파를 통해 숙주 내 감염을 유지합니다. Drosophila에서 Spiroplasma는 노른자 흡수 기계를 사용하여 수직 전송을 위해 생식선으로 이동합니다22. 수직으로 전파되는 이러한 Spiroplasma 중 일부는 선충류, 기생충 말벌 및 곰팡이에 대한 보호 기능을 숙주에게 제공한다는 것이 최근에 밝혀졌습니다. Spiroplasma의 수직 전파가 일부 종에서 확인되었지만 계통 발생 연구에서는 동일한 숙주 종을 포함하여 Spiroplasma의 불량한 클러스터링이 보고되었습니다. 이는 관련되지 않은 호스트 간의 수평 전송이 자주 발생함을 의미합니다21,23,24.