Modele coupe degrade

Nos analyses de spectrométrie de masse en tandem ont permis d`identifier sept enzymes pectinolytiques dans la matière fécale des fourmis Acromyrmex de coupe des feuilles d`echinatior. Les essais d`activité ont montré que ces enzymes étaient encore actives après le passage dans l`intestin fourmi, et nos expériences d`alimentation et de clonage génique ont montré que ces enzymes doivent provenir du tissu fongique ingéré (figure 1a). Ceci est cohérent avec les résultats que les enzymes pectinolytiques sont très rarement produites par les animaux [21, 22]. Le nombre de protéines que nous avons pu visualiser sur les gels SDS-PAGE est resté limité (figure 1b), ce qui suggère que de nombreuses autres protéines dans les aliments fongiques sont dégradées dans les boyaux fourmi. C`est comme prévu parce que les protéines sont des nutriments précieux avec une teneur élevée en azote, une ressource qui est clairement limitée pour la performance globale de la symbiose [23, 24]. Le fait que nous ayons pu documenter l`inférence antérieure [14, 15] que certaines protéines, y compris les enzymes pectinolytiques, ne sont pas digérées dans l`intestin fourmi indique que la sélection pour l`efficacité de décomposition a affecté l`exosymbiose entre la fourmi et les champignons à un niveau moléculaire profond. Nous prévoyons que d`autres bandes sur nos gels SDS-PAGE représentent des protéines avec des fonctions importantes dans la symbiose, et le travail pour démêler ces fonctions est en cours. Les champignons qui sont cultivés par les fourmis de coupe de feuilles latino-américaines des genres Acromyrmex et Atta sont très particuliers, parce qu`ils appartiennent à un substrat de décomposition universellement mort clade (Agaricales: Agaricaceae: Leucocoprinae), mais ont secondairement a évolué la capacité de dégrader le matériel végétal vivant lorsqu`il leur est offert comme substrat par les fourmis agriculteurs [19]. Des études récentes ont montré que le champignon élevé par les fourmis qui coupent les feuilles tout au long de leur aire de répartition peut être une seule espèce génétiquement variable (Leucocoprinus gongylophorus) qui a remplacé les plus anciens symbiontes par un seul balayage sélectif il y a seulement quelques millions d`années [35]. Les études futures devraient aborder la mesure dans laquelle les enzymes pectinolytiques sont augmentée dans les gongylidia des symbiontes fongiques moins dérivées de Trachymyrmex et sericomyrmex, genres de fourmis attines supérieures qui aussi arrière symbiotes avec gongylidia, mais avec une beaucoup plus faible proportion de matières foliaires fraîches dans leur alimentation [36].

En outre, il serait très intéressant de démêler le degré de convergence au niveau moléculaire entre les enzymes pectinolytiques des symbiontes de jardin fourmi et les champignons qui sont des parasites vivants libres de feuilles fraîches. Les enzymes pectinolytiques produites dans les gongylidia du symbionte fongique sont ingérés mais non digérés par les fourmis de coupe de feuilles Acromyrmex de sorte qu`ils finissent dans le liquide fécal et se mélangent avec le nouveau substrat de jardin. Des quantités substantielles d`enzymes pectinolytiques sont généralement trouvées chez les champignons pathogènes qui attaquent les tissus végétaux vivants, où ils sont connus pour violer les parois cellulaires pour permettre au mycélium fongique d`accéder au contenu de la cellule. Comme les symbiontes de fourmis de coupe foliaire sont dérivées de clades fongiques qui décomposent le matériel végétal mort, nos résultats suggèrent que leurs enzymes pectinolytiques représentent des adaptations secondairement évoluées qui sont convergentes à celles normalement trouvées dans les phytopathogènes. Nous avons testé cette hypothèse en utilisant des méthodes protéomiques pour déterminer les séquences génétiques des protéines fécale dans les fourmis Acromyrmex de coupe des feuilles d`echinatior. Sept (21%) des 33 protéines identifiées étaient des enzymes pectinolytiques qui provenaient du symbionte fongique et qui étaient encore actifs dans les gouttelettes fécale produites par les fourmis. Nous montrons que ces enzymes se retrouvent dans la matière fécale seulement lorsque les fourmis ont accès à des aliments champignons de jardin, et nous avons utilisé l`analyse quantitative de la réaction en chaîne de la polymérase pour montrer que l`expression de six de ces gènes enzymatiques a été substantiellement uprégulée dans le les champignons gongylidia.