Les pucerons sucent une offre presque infinie de sève sucrée de leurs plantes hôtes. Ils peuvent survivre à ce régime de malbouffe parce que les partenaires bactériens les aident à convertir la poignée d'acides aminés dans la sève dans d'autres, les acides aminés essentiels - et non en les recyclant, mais en les décomposant et reconstruire à partir de zéro, constate une nouvelle étude.
Les scientifiques ont longtemps supposé que les pucerons soit utilisent ces acides aminés directement ou convertir leurs squelettes de carbone dans d'autres acides aminés, dont ils se servent pour fabriquer des protéines. Mais en suivant le devenir des atomes de carbone et d'azote ingéré par les pucerons, les scientifiques BTI Georg Jander et Meena Haribal constaté que la synthèse des acides aminés prend une route très indirecte. Leurs résultats paraissent dans le Journal of Experimental Biology.
"Nous avons été surpris», a déclaré Haribal, un associé de recherche. "Nous ne savions pas qu'ils allaient épuiser tout et faire à partir de zéro."
La sève de la plante est une source de nourriture pour le puceron limité car il contient essentiellement quatre acides aminés - glutamine, glutamate, aspartate et asparagine - qui servent de source d'azote principale du puceron. Les racines des plantes synthétisent ces acides aminés pour le transport de composés azotés, qu'ils prennent à partir du sol.
Pour garder de mourir de faim, les pucerons ont développé une relation symbiotique avec une bactérie appelée Buchnera aphidicola, ce qui contribue à fournir des acides aminés essentiels. Buchnera est un endosymbiote qui ne peut plus survivre indépendamment l'extérieur du puceron.
Des études antérieures du génome du puceron suggèrent que l'insecte utilise le squelette de carbone des acides aminés de la plante pour construire le reste des acides aminés dont ils ont besoin. Les scientifiques ont également utilisé des acides aminés marqués par des atomes de carbone et d’azote radioactif pour voir où ces acides aminés finissent, mais ces expériences étaient pas assez précis pour montrer comment individuelle atomes de carbone et d'azote se déplacent à travers le métabolisme de l'insecte.
Pucerons Haribal nourris de pois (Acyrthosiphon pisum) un régime alimentaire de la sève du sucre et des acides aminés contenant des isotopes plus lourds de carbone ou d'azote - atomes rares qui ont neutrons supplémentaires dans leurs noyaux et donc supérieur de masse - qui peuvent être détectés en utilisant un spectromètre de masse. Elle a fourni les insectes avec le liquide en prenant en sandwich entre dans deux couches de parafilm, que les pucerons accessibles en enfonçant leurs stylets d'aiguilles à travers le film.
Une fois que les pucerons avaient incorporé les acides aminés marqués par des isotopes dans leur corps, leurs structures ont été divisés et analysés avec un GC-MS, qui sépare les morceaux individuels et a permis Haribal de comprendre où les atomes de carbone et d'azote lourds fini.
Jander et Haribal vu que les acides aminés à l'intérieur des cellules de les pucerons étaient un mélange d'atomes lourds et légers, ce qui indique que les acides aminés de plantes ont été complètement démonté et refait. Même l'acide aspartique, que les chercheurs fournis en vrac pour les pucerons, a été décomposé et reconstruit.
"Parce qu'ils ont une alimentation déséquilibrée, quelle que soit acides aminés qu'ils obtiennent, ils cassent tout simplement vers le bas et Resynthesize", a déclaré Haribal. Elle soupçonne que cette stratégie est le résultat de leur régime limité, couplé avec le fait que les niveaux d'acides aminés peuvent varier considérablement à l'intérieur des plantes, selon les sources d'azote disponibles. Tomber en panne tous les acides aminés en leurs composants pour rendre les acides aminés essentiels et d'autres molécules, telles que l'ADN, probablement évolué comme le procédé le plus efficace.
Haribal est intéressé à explorer ce phénomène dans d'autres espèces. Beaucoup d'animaux subsister sur les régimes alimentaires déséquilibrés, mais ont microbes intestinaux ou symbiotes qui décomposent leur régime alimentaire et fournissent plus de la nutrition. Par exemple, semblable aux pucerons, les vaches peuvent survivre sur un régime alimentaire ayant une teneur en acides aminés déséquilibrée, parce que leurs bactéries du rumen contribuent à la fourniture de ces nutriments essentiels.
"Beaucoup d'insectes nourrir sur une seule chose, donc ils doivent avoir un moyen d'obtenir une alimentation équilibrée», a déclaré Haribal. "Ils doivent obtenir tous les acides aminés essentiels de quelque part."