15:48 2022-07-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Microbii sprijină adaptarea la schimbările climatice
_ Microbii sprijină adaptarea la schimbările climatice
Cercetătorii de la Universitatea Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) și Universitatea Kiel (CAU), conduși de profesorul Sebastian Fraune, folosesc exemplul anemonei de mare Nematostella vectensis pentru a investiga contribuția microbiomului la adaptarea termică a organismelor vii . După cum au descoperit, această contribuție este critică și raportează despre ea în numărul actual al revistei Nature Communications.
Toate organismele multicelulare sunt colonizate de un număr inimaginabil de mare de microorganisme și au evoluat împreună cu ele din chiar începutul istoriei evolutive a vieții. Microbiomul natural, adică totalitatea acestor bacterii, viruși și ciuperci care trăiesc în și pe un corp, este de o importanță fundamentală pentru organism în ansamblu: îndeplinește sarcini vitale pentru gazdă, de exemplu, ajută la absorbția nutrienților și ajută la apărarea împotriva agenților patogeni.
Echipa de cercetare de la HHU și CAU a investigat acum modul în care microbiomul ajută un organism în adaptarea la condițiile de mediu în schimbare. Într-un studiu în cadrul Centrului de Cercetare Colaborativă (CRC) 1182 „Originea și Funcția Metaorganismelor”, aceștia au investigat implicarea microbiomului în adaptarea termică a anemonelor într-un așa-numit experiment de aclimatizare.
The Cercetătorii conduși de profesorul Sebastian Fraune de la Institutul de Zoologie și Interacțiuni Organismice HHU, care este, de asemenea, lider de proiect în Kiel CRC 1182, au reușit să arate că colonizarea bacteriană a animalelor se modifică ca urmare a aclimatării. Mai mult, organismul anemonei de mare devine mai rezistent la stresul termic. În plus, echipa de cercetare a reușit să demonstreze o relație cauzală: dacă au transferat microbiomul de căldură adaptat la anemonele neaclimatizate, acestea din urmă au devenit, de asemenea, mai puțin sensibile la temperaturi mai ridicate. Acest lucru este deosebit de semnificativ în ceea ce privește schimbarea condițiilor de mediu ca urmare a schimbărilor climatice.
Experiment de aclimatizare pe termen lung
Noua lucrare se bazează pe un studiu pe termen lung în care cercetătorii studiază de mai bine de patru ani adaptarea anemonelor la condițiile de mediu în schimbare. Pentru a face acest lucru, au lucrat cu clone ale unui singur animal original și au comparat 50 de anemone identice genetic în fiecare dintre cele 15 colonii diferite. Cercetătorii au împărțit aceste colonii în trei grupe care au fost ținute la 15, 20 și 25 de grade Celsius pentru a analiza aclimatizarea lor la diferite temperaturi.
Pe parcursul perioadei lungi de observare, modificările caracteristice ale -numitul fenotip al anemonelor, adică în forma lor externă, inclusiv în caracteristicile fiziologice, a devenit evident: printre altele, animalele cresc semnificativ mai mari la temperaturi mai scăzute și și-au schimbat modul de reproducere.
Schimbările în toleranța la temperatură au fost de asemenea deosebit de interesant. "Anemonele s-au diferențiat foarte mult în ceea ce privește rezistența la stres la temperaturi ridicate. Dacă le-am expus la o temperatură foarte ridicată de stres de 40 de grade Celsius timp de șase ore, animalele aclimatizate la 25 de grade Celsius au supraviețuit aproape exclusiv", spune Laura Baldassarre, autorul principal. al studiului.
Cercetările anterioare au sugerat că adaptarea la stresul termic poate fi legată de modificările compoziției microbiomului animalelor. Analiza colonizării bacteriene a diferitelor colonii din experimentul de aclimatizare a susținut din nou această ipoteză, deoarece microbiomul animalelor aclimatizate s-a schimbat și el în comparație cu conspecificii lor neaclimatizați.
„Ca această aclimatizare, așa-numita plasticitate fenotipică, poate fi parțial controlată de bacterii pare foarte plauzibil. Timpii lor de generare mult mai scurti permit o adaptare mult mai rapidă decât ar fi posibilă prin recombinarea genetică a organismului gazdă. ”, spune Fraune. Faptul că există într-adevăr o relație cauzală între modificarea microbiomului și adaptarea la temperatură a fost acum dovedit.
Transplantul de microbiom oferă confirmare
„Într-un experiment de transplant, am transferat microbiomele anemonelor s-au aclimatizat la 15, 20 și 25 de grade Celsius la animale neadaptate, dar identice genetic. S-a dovedit că aceste animale au adoptat ulterior și toleranța la temperaturi ridicate", spune Baldassarre.
Astfel, atunci când se transferă întregul microbiom al unui animal, fenotipul cu toleranța sa alterată la temperatură poate fi și transplantat. Profesorul Fraune spune că ei „au fost capabili să stabilească o relație cauzală între compoziția microbiomului și adaptările de mediu. Astfel, confirmăm experimental așa-numitul concept de hologenom, care definește evoluția ca fiind dezvoltarea organismelor gazdă cu microorganismele lor colonizatoare către beneficii comune de fitness pentru întregul metaorganism.”
Echipa de cercetare a analizat apoi dacă microbiomul alterat din cauza aclimatării termice poate fi transmis între anemone – o condiție prealabilă pentru un proces de adaptare de durată. În lucrările anterioare, oamenii de știință au arătat deja că în Nematostella, anumite bacterii pot fi transmise de la generația parentală la urmași. Avantajul evolutiv al adaptării termice poate fi prin urmare moștenit direct și bacteriile aferente nu trebuie neapărat preluate din mediu. Studiul actual oferă dovezi suplimentare ale transmiterii bacteriilor materne către descendenți: ca și părinții, descendenții au prezentat, de asemenea, o probabilitate mai mare de supraviețuire în condiții de stres termic, atunci când animalele materne au fost aclimatizate la 25 de grade Celsius.
Investigarea. mecanisme la nivel de specie
Prin descoperirile lor, cercetătorii ajută la o mai bună înțelegere a rolului interacțiunii dintre organismele gazdă și microbi în procesele de adaptare la condițiile de mediu în schimbare rapidă. „Rezultatele noastre oferă noi explicații pentru mecanismele de adaptare termică rapidă mediate de microbiom și modul în care acestea sunt transmise generațiilor ulterioare”, a spus Fraune.
În cercetări ulterioare, oamenii de știință din Düsseldorf și Kiel doresc acum să explorați mecanismele de aclimatizare în detaliu, cu un accent deosebit pe rolul speciilor bacteriene individuale implicate. În acest scop, analizele genomice bacteriene detaliate sunt în pregătire pentru o a treia fază de finanțare planificată a CRC 1182 de către Fundația Germană de Cercetare (Deutsche Forschungsgemeinschaft-DFG). Acestea vor face lumină asupra posibilelor relații individuale dintre bacterii și anumite procese metabolice ale celulelor gazdă și influența lor asupra toleranței la temperatură a organismului în ansamblu.
„În general, este important să înțelegem componenta bacteriană. de aclimatizare termică mai detaliat. Probabil că joacă un rol fundamental în multe alte organisme vii, de la diverse animale și plante până la ecosisteme generale, cum ar fi recifele de corali. Prin urmare, cunoașterea mai profundă a proceselor subiacente este crucială pentru a evalua mai bine sau, eventual, a atenua efectele globale. schimbare asupra speciilor și habitatelor”, a spus Fraune.
Comentarii:
Adauga Comentariu