Mnoho kuchárov nezkazí vývar vysoká symbiotická rozmanitosť pripravuje hostiteľa na všetky udalosti
Hlbokomorské slávky, ktoré sa živia pomocou bakteriálnych symbiontov, hostia prekvapivé množstvo podnájomníkov: v žiabroch slávky žije až 16 rôznych bakteriálnych kmeňov, z ktorých každý má svoje vlastné schopnosti a silné stránky. Vďaka tejto rozmanitosti symbiotických partnerských baktérií je mušľa pripravená na všetky udalosti. Slávka dáva dokopy všestranný bezstarostný balíček, uvádza v časopise Nature Microbiology nemecko-rakúska výskumná skupina pod vedením Rebeccy Ansorge a Nicole Dubilierovej z Max Planck Institute for Marine Microbiology in Bremen a Jillian Petersen z viedenskej univerzity.
Horúce pramene v hlbokom mori sú fascinujúce a bohaté biotopy. Napríklad v zjavne nepriateľskom prostredí sa slávkam darí, keď vo svojich žiabroch prechovávajú baktérie ako podnájomníci. Tieto baktérie, takzvané chemosyntetické symbionty, premieňajú látky z horúcich prameňov, ktoré zvieratá nemôžu využívať, na chutné jedlo pre svojich hostiteľov mušlí. Slávka dáva dokopy všestranný bezstarostný balíček, uvádza v časopise Nature Microbiology nemecko-rakúska výskumná skupina pod vedením Rebeccy Ansorgeovej z Max Planck Institute for Marine Microbiology in Bremen.
Na niekoľkých výskumných výpravách Ansorge a jej kolegovia zhromaždili čiernych fajčiarov - týčiacich sa komínov, kde z morského dna tečie horúca voda bohatá na minerály - lastúrniky bathymodiolus, vzdialení príbuzní jedlej slávky. V laboratóriu v Brémach a vo Viedni potom podrobne analyzovali genómy bakteriálnych obyvateľov týchto slávok. Predtým sa verilo, že v slávke žijú iba jeden alebo dva druhy symbionta. Ale bathymodiolus je zjavne oveľa pohostinnejší. „V skutočnosti môžeme nájsť až 16 rôznych bakteriálnych kmeňov v jednej slávke,“ hovorí Ansorge.
Rozmanitosť stojí za to
Jednotlivé bakteriálne kmene zaisťujú, že je mušľa pripravená na všetky udalosti. Pretože každý z nich plní rôzne funkcie, pomáha pri rôznych materiálových premenách a má rôzne schopnosti. „Rôzne symbionty môžu napríklad používať rôzne látky a zdroje energie z okolitej vody, a tak kŕmiť mušle,“ vysvetľuje Ansorge. Iné sú obzvlášť odolné voči vírusom alebo parazitom.
„Máme podozrenie, že veľká rozmanitosť jeho podnájomníkov robí mušľu veľmi univerzálnou,“ dodáva Jillian Petersen, vedúca laboratória na viedenskej univerzite, ktorá bola do štúdie zapojená. Keď sa zmení jeho prostredie - čo sa často stáva v prostredí dynamickom ako čierny fajčiar, mušľa sa dokáže rýchlo prispôsobiť. Do popredia sa potom dostávajú tie bakteriálne kmene, ktoré za nových podmienok obzvlášť dobre rástli. Aj keď chce slávka osídliť nové biotopy, je dobre pripravená s touto mozaikou symbiontov. Mnoho kuchárov nezkazí vývar pre slávku, skôr môže pripraviť presne ten pravý vývar pre každý prípad.
„Takáto rozmanitosť symbiontov nezodpovedá súčasným teóriám evolúcie, podľa ktorých organizmy podobné týmto symbiotickým baktériám nemôžu existovať súčasne,“ vysvetľuje Nicole Dubilier, vedúca projektu a riaditeľka Inštitútu pre morskú mikrobiológiu Maxa Plancka. Je to kvôli zvláštnosti hlbokomorských symbióz: slávka nekrmí priamo svojich poddaných, ale iba zaisťuje, že žijú blízko zdroja potravy pre čiernych fajčiarov. Symbionty potom získavajú potravu z okolitej vody. „Toto umožňuje slávke vyhovieť kuchárom, ktorí momentálne nepracujú optimálne. Nikdy neviete, kedy budú užitočné. ““
Od Lucky Strike po Lilliput
Lucky Strike, Lilliput, Clueless, Semenov, Wideawake - to sú názvy hydrotermálnych polí, kde Ansorge a jej kolegovia doteraz našli pohostinné hlbokomorské mušle. Tieto polia sú distribuované pozdĺž celého stredoatlantického chrbta, od Azorských ostrovov až po južný Atlantik, tisíce metrov pod hladinou mora. Vedci zistili rovnaký vzorec neočakávane vysokej rozmanitosti symbiontov s malými rozdielmi v individuálnych schopnostiach, ktoré sú pravdepodobne prispôsobené miestnym podmienkam.
„Ďalej chceme preskúmať, či táto rozmanitosť existuje aj v iných hlbokomorských symbiózach, napríklad v hubách alebo iných slávkach,“ hovorí Ansorge. „Chceme tiež preskúmať, či sú naše pozorovania typické pre symbiózy alebo sa vyskytujú aj v úzko súvisiacich a veľmi rozšírených voľne žijúcich baktériách.“ Vedci očakávajú, že ich tu prezentované výsledky nie sú výnimkou a že taká rozmanitosť bakteriálnych symbiontov je bežné aj v iných porovnateľných systémoch. To by znamenalo, že musíme revidovať naše súčasné evolučné teórie o symbiotických vzťahoch.
Pôvodná publikácia:
Rebecca Ansorge, Stefano Romano, Lizbeth Sayavedra, Miguel Ángel González Porras, Anne Kupczok, Halina E. Tegetmeyer, Nicole Dubilier, Jillian Petersen: Funkčná rozmanitosť umožňuje koexistenciu viacerých kmeňov symbiontu v hlbokomorských slávkach. Prírodná mikrobiológia.
Zúčastnené ústavy:
Inštitút Maxa Plancka pre morskú mikrobiológiu, Brémy
DOME, Viedenská univerzita
MARUM, Centrum pre vedy o morskom prostredí, Univerzita v Brémach
Centrum pre biotechnológie, Bielefeld University
Za papierom
Prečítajte si dokument Rebecca Ansorge „Behind the paper“:
Koexistujúce kmene intracelulárnych symbiontov sa značne líšia svojim obsahom génov. Môže to byť pre ich hostiteľa výhoda?