Ehrlichia

Das Ehrlichia-Genom enthält viele verschiedene Varianten von Genen, die für äußere Membranproteine kodieren, die über lange Zeiträume intensiv modifiziert wurden. Es wird angenommen, dass die große Vielfalt der äußeren Membranproteingene von Genduplikationsereignissen herrührt, gefolgt von der Fusion und Spaltung der resultierenden Paraloge des Gens. Diese Duplikations-, Fusions- und Spaltungsereignisse bilden mehrere Genkopien und -fragmente, die Mutationen akkumulieren können. Diese Kopien und Fragmente von Membranproteinen können dann durch einen Prozess, der als Genumwandlung bezeichnet wird, rekombinieren, was zu einer neuen Genvariante führt. Dies hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Fitness eines Organismus. Das Überleben von Ehrlichia hängt stark von der Immunantwort seines Wirts ab. Mit einem höheren Bereich an äußeren Membranproteinen kann der Parasit dem Immunsystem des Wirts effektiver ausweichen und eine persistierende Infektion etablieren.

Der deutlichste Beweis für die Evolution in der Genomgröße von Erhlichia ist das Vorhandensein von Tandem-Wiederholungen, die zwischen Individuen und Arten stark variieren. Im Laufe der Zeit können Individuen Teile ihrer Gene und Allele erweitern oder kontrahieren, was genetische Variation hinzufügt und manchmal den Phänotyp beeinflussen kann.

Ehrlichia und ihre eng verwandte Gattung Anaplasma weisen eine extreme Vielfalt in Struktur und Inhalt ihrer Genome auf. Diese Vielfalt ist das direkte Ergebnis seltener Klone mit extremen Genomen, die zufällig nach wiederholten Engpassereignissen entstanden sind, und diese Vielfalt bleibt bestehen, da das schnelle Wachstum im Wirtsgewebe nicht selektiv eingeschränkt wird.

E. ruminantiumEdit

Die evolutionären Veränderungen in den äußeren Membranproteinen haben zur Entstehung neuer Stämme geführt, die eine größere Vielfalt von Wirten infizieren können. Heartwater, verursacht durch E. ruminantium, ist eine weit verbreitete durch Zecken übertragene Krankheit von Nutztieren in Afrika und der Karibik, bedroht aber auch das amerikanische Festland. Drei Stämme sind aus dieser Art aufgrund evolutionärer Veränderungen in ihren Genomen entstanden. Bei der Sequenzierung ihrer Genome,e Viele aktive genomische Modifikationen sind aufgetreten, wie hohe Substitutionsraten, abgeschnittene Gene, und das Vorhandensein von Pseudogenen und Tandem-Wiederholungen. Bei der Analyse der Substitutionsraten zwischen den drei Stämmen in 888 orthologen kodierenden DNA-Sequenzen wurden drei kodierende DNA-Sequenzen in Richtung nichtsynonymer Substitutionen verzerrt, die den Phänotyp beeinflussen. Im Gegensatz dazu waren 181 kodierende DNA-Sequenzen auf synonyme Substitutionen ausgerichtet, die den Phänotyp nicht beeinflussen. Dies deutet darauf hin, dass ein Selektionsdruck zur Aufrechterhaltung der Proteinfunktion bestand, und diese Selektion wirkte gegen die nicht-Synonymmutationen.

E. canisEdit

E. canis ist ein kleines, obligat-intrazelluläres, durch Zecken übertragenes, gramnegatives α-Proteobakterium. Diese Art ist für die weltweit verbreitete monozytäre Ehrlichiose des Hundes verantwortlich. E. canis zeigt auch die Evolution in seinen komplexen Membranstrukturen und Immunausweichstrategien. Diese evolutionären Merkmale sind abgeleitete Merkmale, die in den vorherigen Linien nicht auftauchen, was darauf hindeuten kann, dass diese Merkmale zu einem Fitnessvorteil beigetragen haben, der diese Linie am Laufen hielt. Einzigartige Glykoproteine und wichtige äußere Membranproteine können unter Verwendung von 25 verschiedenen Genen unterschiedlich exprimiert werden. Die Glykoproteine sind wichtige Ziele der Wirtsimmunantwort, der Bindung an die Wirtszelle und anderer Merkmale der Immunantwort. Je mehr äußere Membranproteingene exprimiert werden können, desto höher ist die Chance, dass der Organismus es vermeiden kann, vom Immunsystem des Wirts erkannt zu werden.

Auch reduktive Evolution ist in E. canis vorhanden. Das Genom hatte im Vergleich zu seinen Vorfahren einen starken Verlust an Stoffwechselwegenzymen. Die reduktive Evolution obligater intrazellulärer Pathogene ist in der Regel das direkte Ergebnis genetischer Drift in kleinen Populationen, niedriger Rekombinationsraten und hoher Mutationsraten. Die Enzyme des Stoffwechselwegs des Wirts übernehmen die Kontrolle über die Funktionen, die aufgrund der reduktiven Evolution verloren gehen, und dies trägt zu seinem Bedarf an einem Wirt bei. Natürliche Selektion ist möglicherweise nicht der Grund für kleine Genome.