Buchnera属の遺伝学、生理学、および進化的関係：アブラムシの細胞内共生生物

進化的研究は、200〜2億5000万年前にアブラムシの祖先が自由生活のユーバクテリウムに感染したことを示唆しています。後者はアブラムシ細胞内で確立されました。ホストと内膜（buchnera属）は相互依存し、お互いなしでは生き残ることができませんでした。ブッフネラの成長は、アブラムシの成長と統合され、出生前に母親から内膜を獲得しました。宿主系統の種分化は、関連する内膜系の系統の発散と並行して、ブフネラとアブラムシの並行進化をもたらしました。現在のブッフネラは、自由生活の祖先の多くの特性を保持しており、DNA複製、転写、翻訳に関与するタンパク質の遺伝子、ならびに分泌、エネルギー摂取代謝、アミノ酸生合成に関与するシャペロンおよびタンパク質を含んでいます。これらのプロセスのいくつかは、分離された内膜細胞でも観察されます。遺伝的および生理学的研究は、ブクネラがメチオニン、システイン、トリプトファンを合成し、これらのアミノ酸をアブラムシ宿主に供給できることを示しています。いくつかの急速に成長しているアブラムシの種の場合、ブフネラによるトリプトファンの過剰生産には、トリプトファン生合成経路の最初の酵素である炭薄化酸塩シンターゼをコードする遺伝子のプラスミド増幅が含まれます。これらの最近の研究は、ブフネラとアブラムシとの内膜症におけるその役割の理解における始まりを提供します。

Evolutionary studies suggest that 200-250 million years ago an aphid ancestor was infected with a free-living eubacterium. The latter became established within aphid cells. Host and endosymbiont (genus Buchnera) became interdependent and unable to survive without each other. The growth of Buchnera became integrated with that of the aphids, which acquired the endosymbionts from their mothers before birth. Speciation of host lineages was paralleled by divergence of associated endosymbiont lineages, resulting in parallel evolution of Buchnera and aphids. Present day Buchnera retains many of the properties of its free-living ancestor, containing genes for proteins involved in DNA replication, transcription, and translation, as well as chaperonins and proteins involved in secretion, energy-yielding metabolism, and amino acid biosynthesis. Some of these processes are also observed in isolated endosymbiont cells. Genetic and physiological studies indicate that Buchnera can synthesize methionine, cysteine, and tryptophan and supply these amino acids to the aphid host. In the case of some fast-growing species of aphids, the overproduction of tryptophan by Buchnera involves plasmid-amplification of the gene coding for anthranilate synthase, the first enzyme of the tryptophan biosynthetic pathway. These recent studies provide a beginning in our understanding of Buchnera and its role in the endosymbiosis with aphids.