Оцінка титрів ендосимбіотичної бактерії Wolbachia у природних популяціях Drosophila melanogaster

Abstract

Дане дослідження присвячене оцінці відносного титру ендосимбіотичної бактерії Wolbachia у природних популяціях Drosophila melanogaster з різних географічних регіонів світу. Аналіз просторово-часової мінливості титру Wolbachia та виявлення чинників, що можуть впливати на його рівень, є важливими для розуміння екологічних і еволюційних взаємодій між хазяїном та ендосимбіонтом. Практичне значення роботи полягає у можливості використання отриманих результатів для інтерпретації популяційно-генетичних досліджень D. melanogaster, врахування впливу Wolbachia як прихованого фактору мінливості, а також для подальшого планування експериментів, спрямованих на вивчення ролі ендосимбіонтів у адаптації природних популяцій. За результатами проведеного дослідження було проаналізовано дані повногеномного секвенування природних популяцій D. melanogaster, отримані в межах міжнародного проєкту DEST 2.0. Показано, що титр Wolbachia характеризується асиметричним розподілом із переважанням низьких значень та наявністю зразків без ознак інфікованості. Виявлено статистично значущий зв’язок між рівнем титру Wolbachia та географічною широтою, а також істотні відмінності між континентами, тоді як вплив довготи не був значущим. Не встановлено чітких сезонних закономірностей зміни титру бактерії. Аналіз кліматичних факторів показав, що поєднання просторових та абіотичних змінних краще пояснює варіацію титру, ніж використання лише кліматичних параметрів. Встановлено, що включення біотичних чинників, зокрема показників наявності окремих таксонів грибів, істотно покращує пояснювальну здатність статистичних моделей, що свідчить про можливі асоціації між мікробними компонентами середовища та рівнем Wolbachia у популяціях хазяїна.

This study is devoted to the assessment of the relative titer of the endosymbiotic bacterium Wolbachia in natural populations of Drosophila melanogaster from different geographic regions of the world. The analysis of the spatial and temporal variability of Wolbachia titer and the identification of factors that may influence its level are important for understanding ecological and evolutionary interactions between the host and the endosymbiont. The practical significance of this work lies in the possibility of using the obtained results for the interpretation of population genetic studies of D. melanogaster, taking into account the influence of Wolbachia as a hidden source of variation, as well as for further planning of experiments aimed at investigating the role of endosymbionts in the adaptation of natural populations. According to the results of the study, whole-genome sequencing data of natural populations of D. melanogaster obtained within the framework of the international DEST 2.0 project were analyzed. It was shown that the Wolbachia titer is characterized by an asymmetric distribution with a predominance of low values and the presence of samples with no signs of infection. A statistically significant association between Wolbachia titer and geographic latitude was identified, as well as substantial differences among continents, whereas the effect of longitude was not significant. No clear seasonal patterns in changes of bacterial titer were detected. The analysis of climatic factors demonstrated that a combination of spatial and abiotic variables explains the variation in titer better than the use of climatic parameters alone. It was also established that the inclusion of biotic factors, in particular indicators of the presence of certain fungal taxa, significantly improves the explanatory power of statistical models, indicating possible associations between microbial components of the environment and Wolbachia levels in host populations.