Sok szakács nem rontja el a húslevest. A magas szimbióta sokféleség felkészíti a gazdát minden eshetőségre
A mélytengeri kagylók, amelyek baktériumos szimbiontok segítségével táplálkoznak, meglepően sok albérlőt fogadnak: a kagyló kopoltyúiban akár 16 különböző baktériumtörzs él, mindegyiknek megvan a maga képessége és erőssége. A szimbiotikus partner baktériumok ezen változatának köszönhetően a kagyló minden eshetőségre felkészült. A kagyló mindenre kiterjedő gondtalan csomagot állít össze - számol be egy német-osztrák kutatócsoport Rebecca Ansorge és Nicole Dubilier vezetésével a bremeni Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézetből és Jillian Petersen a Bécsi Egyetemről a Nature Microbiology folyóiratban.
A mélytengeri forró források lenyűgöző és gazdag élőhelyek. A látszólag ellenséges környezetben például a kagylók úgy fejlődnek, hogy a kopoltyúikban albérlőként baktériumokat helyeznek el. Ezek a baktériumok, az úgynevezett kemoszintetikus szimbiontok, a forró forrásokból származó anyagokat, amelyeket az állatok nem tudnak felhasználni, ízletes ételké alakítják kagyló gazdáik számára. A kagyló mindenre kiterjedő gondtalan csomagot állít össze - jelentette egy Rebecca Ansorge által vezetett német-osztrák kutatócsoport a brémai Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézetből a Nature Microbiology folyóiratban.
Ansorge és munkatársai több kutatási út során fekete dohányosokat gyűjtöttek - magasodó kéményeket, ahol forró, ásványi anyagokban gazdag víz folyik a tengerfenékből - batymodiolus kagylókat, az ehető kagyló távoli rokonait. A brémai és bécsi laboratóriumban ezután részletesen elemezték e kagylók baktériumlakóinak genomját. Korábban azt hitték, hogy a kagyló csak egy vagy két szimbiótafajnak ad otthont. De a batymodiolus nyilván sokkal vendégszeretőbb. "Egy kagylóban valójában akár 16 különböző baktériumtörzset találunk" - mondja Ansorge.
A sokféleség megéri
Az egyes baktériumtörzsek biztosítják a kagyló felkészülését minden eshetőségre. Mivel mindegyikük különböző funkciókat tölt be, különböző anyagátalakításokban segít, és különböző képességekkel rendelkeznek. "Különböző szimbiontusok használhatnak például a környező vízből származó különböző anyagokat és energiaforrásokat, és így táplálhatják a kagylókat" - magyarázza Ansorge. Mások különösen ellenállóak a vírusokkal vagy parazitákkal szemben.
"Gyanítjuk, hogy albérlőinek sokfélesége miatt a kagyló nagyon sokoldalúvá válik" - teszi hozzá Jillian Petersen, a tanulmányban részt vevő bécsi egyetem laboratóriumának vezetője. Amikor környezete megváltozik - ami gyakran előfordul egy olyan dinamikus élőhelyen, mint egy fekete dohányos -, a kagyló gyorsan alkalmazkodni tud. Azok a baktériumtörzsek kerülnek előtérbe, amelyek az új körülmények között különösen jól növekedtek. Még akkor is, ha a kagyló új élőhelyeket akar gyarmatosítani, a szimbiontusok ezzel a mozaikjával jól felkészült. Tehát a sok szakács nem rontja el a kagyló húslevesét, inkább minden esetre pontosan elkészítheti a megfelelő húslevest.
"A szimbiontok ilyen sokfélesége nem felel meg a jelenlegi evolúciós elméleteknek, miszerint az ilyen szimbiotikus baktériumokhoz hasonló organizmusok nem létezhetnek együtt" - magyarázza Nicole Dubilier, a tanulmány projektvezetője és a Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézet igazgatója. Ennek oka a mélytengeri szimbiózisok sajátossága: a kagyló nem közvetlenül táplálja a szállásadókat, hanem csak biztosítja, hogy azok a fekete dohányosok táplálékforrása közelében éljenek. Ezután a szimbiontusok a környező vízből kapják el ételeiket. „Ez lehetővé teszi, hogy a kagyló befogadja azokat a szakácsokat, akik jelenleg nem működnek optimálisan. Soha nem lehet tudni, hogy mikor lesznek hasznosak. "
A Lucky Strike-tól a Lilliputig
Lucky Strike, Lilliput, Clueless, Semenov, Wideawake - ezek a hidrotermális mezők neve, ahol Ansorge és kollégái eddig megtalálták a vendégszerető mélytengeri kagylókat. Ezek a mezők az egész Atlanti-középhát mentén eloszlanak, az Azori-szigetektől egészen az Atlanti-óceán déli részéig, több ezer méterrel a tenger felszíne alatt. A kutatók a szimbiontusok váratlanul nagy sokféleségének azonos mintázatát találták, az egyéni képességekben kisebb különbségekkel, amelyek feltehetően az adott helyi viszonyokhoz vannak igazítva.
"Ezután azt szeretnénk megvizsgálni, hogy ez a sokféleség létezik-e más mélytengeri szimbiózisokban is, például szivacsokban vagy más kagylókban" - mondja Ansorge. "Azt is meg akarjuk vizsgálni, hogy megfigyeléseink tipikusak-e a szimbiózisokra, vagy előfordulnak-e szorosan kapcsolódó és nagyon elterjedt, szabadon élő baktériumoknál is." A kutatók arra számítanak, hogy az itt bemutatott eredményeik sem kivételek, és hogy a baktériumok szimbiontusainak ilyen sokfélesége más hasonló rendszerekben is gyakori. Ez azt jelentené, hogy felül kell vizsgálnunk a szimbiotikus kapcsolatokról szóló jelenlegi evolúciós elméleteinket.
Eredeti kiadvány:
Rebecca Ansorge, Stefano Romano, Lizbeth Sayavedra, Miguel Ángel González Porras, Anne Kupczok, Halina E. Tegetmeyer, Nicole Dubilier, Jillian Petersen: A funkcionális sokféleség lehetővé teszi több szimbiont törzs együttélését a mélytengeri kagylókban. Természet mikrobiológiája.
Résztvevő intézetek:
Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézet, Bréma
DOME, Bécsi Egyetem
MARUM, Tengeri Környezettudományi Központ, Bremeni Egyetem
Biotechnológiai Központ, Bielefeld Egyetem
A papír mögött
Olvassa el Rebecca Ansorge "A papír mögött" című cikkét:
Az intracelluláris szimbiontok együtt létező törzsei géntartalmukban nagymértékben különböznek. Előnyt jelenthet-e vendéglátójuknak?