Forskare från University of Montana har gjort ytterligare en upptäckt på cellnivå för att hjälpa till att förstå de grundläggande processerna för allt liv på vår planet - den här gången inom de ovanliga bakterier som har levt inuti cikadinsekter sedan dinosaurier strövade omkring på jorden.

Under de senaste 70 miljoner åren, bakterierna genomgick extrema anpassningar för att leva i insekternas kroppar, förlorar mellan uppskattningsvis 95 till 97 procent av sina gener och resulterar i några av de minsta genomen som någon organisme känner till. I processen, de förlorade förmågan att leva var som helst utanför cikador.

"Cikadas symbiotiska komplex skiljer sig mycket från alla andra kända organismer, sa Matt Campbell, en UM doktorand som studerar cikador i UM biologi Docent John McCutcheons labb, baserad på avdelningen för biologiska vetenskaper.

Många insekter lever i mycket nära relationer med nyttiga, eller "symbiotisk, " bakterier. Dessa bakteriesymbioser är ytterst viktiga för insekter som bara konsumerar en typ av föda som saknar några viktiga näringsämnen. Exempel inkluderar blodmatande löss såväl som insekter som livnär sig på växtsaft - bladlöss, lövhoppare och cikador.

UM-forskningen har visat att cikadornas symbiotiska bakterier producerar aminosyror och vitaminer som deras insektsvärdar behöver för att växa och fortplanta sig. Under tre fältsäsonger studerade en sydamerikansk cikada, UMs postdoktor Piotr Lukasik fann att många av artens enstaka symbiotiska bakterier utvecklats till komplex av flera olika typer av bakterier i samma cikada.

"Genom den processen, enskilda bakterier har förlorat många gener och är nu beroende av varandra eftersom varje typ innehåller unika, väsentliga gener, " Lukasik sa. "De olika typerna måste alla arbeta tillsammans för att tillhandahålla de aminosyror och vitaminer som deras cikadavärd behöver."

En annan art av cikada, ligger i östra USA, innehåller dussintals små, snabbt utvecklande typer av bakterier. Individuella typer innehåller vanligtvis få igenkännbara gener och är fördelade mellan olika cellulära avdelningar inom en cikada på ett sätt som inte är helt förståeligt.

"Cikador är värd för symbiotiska komplex snarare än ett enda, väluppfostrade bakterier, vilket kan vara en utmaning för arten, sa Lukasik. När allt kommer omkring, när du behöver en måltid - oavsett om det är ett vitamin som krävs av en cikada eller en pizza som en hungrig student sugen på - är det lättare att få det från en enda källa snarare än att blanda ihop det från flera olika källor."

Forskarna tror att denna utveckling av bakterier skedde av en slump, och trots att de inte var till hjälp för cikadan, de mikroskopiska varelserna måste stanna under lång tid eftersom cikadan nu kräver att de överlever.

"Verkligen, cikadorna med de längsta livscyklerna är också de med de galnaste bakteriesymbionterna, sa Lukasik.

Forskningen publicerades nyligen i Aktuell biologi artikel "Idiosynkratisk genomnedbrytning i en bakteriell endosymbiont av periodiska cikador, " liksom i studien "Multiple Origins of Interdependent Endosymbiotic Complexes in a Genus of Cicadas" i det senaste numret av Proceedings of the National Academy of Sciences av Amerikas förenta stater.