Mulți bucătari nu strică bulionul: o mare diversitate de simbionți pregătește gazda pentru toate eventualitățile

Midiile de adâncime, care se hrănesc cu ajutorul simbionților bacterieni, găzduiesc un număr surprinzător de locatari: până la 16 tulpini bacteriene diferite trăiesc în branhiile midiei, fiecare cu propriile sale abilități și puncte forte. Datorită acestei varietăți de bacterii partenere simbiotice, midia este pregătită pentru toate eventualitățile. Midia organizează un pachet complet fără griji, relatează un grup de cercetare germano-austriac condus de Rebecca Ansorge și Nicole Dubilier de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină din Bremen și Jillian Petersen de la Universitatea din Viena în revista Nature Microbiology.

Izvoarele termale din adâncul mării sunt habitate fascinante și bogate. În mediul aparent ostil, de exemplu, midiile prosperă adăpostind bacterii în branhii ca sub-chiriași. Aceste bacterii, așa-numiții simbionți chemosintetici, transformă substanțele din izvoarele termale care nu pot fi folosite de animale în alimente gustoase pentru gazdele lor de midii. Midia organizează un pachet complet fără griji, relatează un grup de cercetare germano-austriac condus de Rebecca Ansorge de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină din Bremen în revista Nature Microbiology.

În cadrul mai multor călătorii de cercetare, Ansorge și colegii ei au colectat fumători negri - coșuri de fum înalte unde curge apă fierbinte, bogată în minerale din fundul mării - midii bathymodiolus, rude îndepărtate ale midiei comestibile. În laboratorul din Bremen și Viena, au analizat apoi în detaliu genomul locuitorilor bacterieni ai acestor midii. Anterior, se credea că midia găzduiește doar una sau două specii de simbiot. Dar bathymodiolus este evident mult mai ospitalier. „De fapt, putem găsi până la 16 tulpini bacteriene diferite într-o singură midie”, spune Ansorge.

Diversitatea merită

Tulpinile bacteriene individuale asigură pregătirea midiei pentru toate eventualitățile. Deoarece fiecare îndeplinește funcții diferite, ajută la conversii materiale diferite și au capacități diferite. „Diferitele simbionte pot, de exemplu, să utilizeze diferite substanțe și surse de energie din apa din jur și astfel să hrănească midiile”, explică Ansorge. Alții sunt deosebit de rezistenți la viruși sau paraziți.

„Bănuim că marea varietate a locatarilor săi face midia foarte versatilă”, adaugă Jillian Petersen, șeful laboratorului de la Universitatea din Viena care a fost implicat în studiu. Când mediul său se schimbă - ceea ce este adesea cazul într-un habitat la fel de dinamic ca un fumător negru - midia se poate adapta rapid. Acele tulpini bacteriene care au crescut deosebit de bine în noile condiții vin apoi în prim plan. Chiar dacă midia vrea să colonizeze noi habitate, este bine pregătită cu acest mozaic de simbionți. Deci, mulți bucătari nu strica bulionul pentru midie, ci poate prepara exact bulionul potrivit pentru fiecare caz.

„O astfel de diversitate de simbionți nu se potrivește cu teoriile actuale ale evoluției, potrivit cărora organisme la fel de asemănătoare cu aceste bacterii simbiotice nu pot coexista”, explică Nicole Dubilier, lider de proiect al studiului și director la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină. Acest lucru se datorează unei particularități a simbiozelor de adâncime: midia nu își hrănește direct locuitorii, ci se asigură doar că trăiesc aproape de sursa lor de hrană pentru fumătorii negri. Simbioții își iau apoi mâncarea din apa din jur. „Acest lucru permite midiei să găzduiască bucătari care nu lucrează optim în acest moment. Nu știi niciodată când vor fi utile. "

De la Lucky Strike la Lilliput

Lucky Strike, Lilliput, Clueless, Semenov, Wideawake - acestea sunt numele câmpurilor hidrotermale în care Ansorge și colegii ei au găsit până acum ospitaliere scoici de mare adâncime. Aceste câmpuri sunt distribuite de-a lungul întregii creastă a Atlanticului Mijlociu, de la Azore până departe în Atlanticul de Sud, la mii de metri sub suprafața mării. Cercetătorii au descoperit același tipar al unei diversități neașteptat de mari de simbionți, cu diferențe minore în abilitățile individuale, care sunt probabil adaptate condițiilor locale.

„În continuare, dorim să cercetăm dacă această diversitate există și în alte simbioze de adâncime, de exemplu în bureți sau alte midii”, spune Ansorge. „De asemenea, dorim să examinăm dacă observațiile noastre sunt tipice simbiozelor sau apar și la bacterii libere strâns legate și foarte răspândite.” Cercetătorii se așteaptă ca rezultatele lor prezentate aici să nu fie o excepție și că o astfel de varietate de simbionți bacterieni este, de asemenea, obișnuit în alte sisteme comparabile. Asta ar însemna că trebuie să ne revizuim teoriile evolutive actuale despre relațiile simbiotice.

Publicație originală:

Rebecca Ansorge, Stefano Romano, Lizbeth Sayavedra, Miguel Ángel González Porras, Anne Kupczok, Halina E. Tegetmeyer, Nicole Dubilier, Jillian Petersen. Microbiologia naturii.

Institutele participante:

Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină, Bremen

DOME, Universitatea din Viena

MARUM, Centrul pentru Științe ale Mediului Marin, Universitatea din Bremen

Centrul de Biotehnologie, Universitatea Bielefeld

În spatele hârtiei

Citiți „În spatele hârtiei” Rebecca Ansorge:

Tulpinile coexistente de simbionți intracelulari diferă mult prin conținutul lor de gene. Poate fi acesta un avantaj pentru gazda lor?