Wolbachia ovlivňuje mitochondriální DNA u dvou rodů modrásků

Obrázek: modrásek pumpavový (Aricia artaxerxes) z Vyšenských kopců (foto Zdeněk Hanč).

Wolbachia (wolbachie) je nejrozšířenější bakterie žijící v cytoplasmě hmyzu. Je známá tím, že ovlivňuje své hostitele, aby si usnadnila přechod do další generace, a zároveň je schopná i horizontálního přenosu. Protože se do další generace přenáší zároveň s mitochondriemi (po mateřské linii), způsobují tyto bakterie často problémy s rekonstrukcí mitochondriální historie druhů.

Shromáždili jsme vzorky motýlů Aricia artaxerxes (modrásek pumpavový) a A. agestis (modrásek tmavohnědý) a jedince z komplexu druhů Pseudophilotes baton (modrásek černočárný a jemu příbuzní, u nás se vyskytuje ještě P. vicrama, modrásek východní), z celého jejich areálu rozšíření. Osekvenovali jsme jeden mitochondriální gen pro motýly, a ve vyizolované DNA jsme hledali infekci bakterie pomocí PCR amplifikace dvou genů specifických pro wolbachii.

V obou systémech druhů jsme objevili infikované i neinfikované jedince. U druhu Aricia artaxerxes, motýla horských a podhorských trávníků, byla prevalence bakterie vysoká, a zároveň jeho mitochondriální populační struktura velice nízká, což bylo pravděpodobně způsobeno rychlým rozšířením wolbachie nesoucí s sebou jednu formu mitochondrie. Na druhou stranu, infikováno bylo jen pár jedinců druhu A. agestis, který osidluje různé druhy travinných biotopů od Středomoří po nížinnou střední Evropu. Ve střední Evropě (také v České republice) se oba modrásci potkávají – zde byl i A. agestis infikovaný stejným kmenem bakterie jako A. artaxerxes. Mohlo zde dojít k horizontálnímu přenosu, například přes sdílenou živnou rostlinu.

Mitochondriální historie druhů příbuzných P. baton odrážela spíše infekci wolbachií než klasické taxonomické dělení na základě morfologických znaků. Pseudophilotes baton a P. vicrama, vikariantní druhy západní a východní Evropy, mezi sebou utváří hybridní zónu: objevili jsme jedince, kteří nesli mitochondriální informaci a kmen bakterie jako P. baton, ale genitální aparát jako P. vicrama.

Bakterie Wolbachia mohou ovlivňovat mitochondriální historii druhů, ale pokud o infekci víme, může sloužit také jako další nástroj pro studium biogeografie druhů. Testování na přítomnost kmenů této bakterie by tak měla být rutina ve všech studiích pracujících s mitochondriální DNA.

Sucháčková Bartoňová A., Konvička M., Marešová J., Wiemers M., Ignatev N., Wahlberg N., Schmitt T., Faltýnek Fric Z. (2021) Wolbachia affects mitochondrial population structure in two systems of closely related Palaearctic blue butterflies. Scientific Reports 11: article number 3019. DOI: 10.1038/s41598-021-82433-8