25.01.2023
Ученые подробно описали переключение образа жизни, которое происходит у морских бактерий, когда они переходят от взаимодействия и мирного сосуществования с водорослями-хозяевами во вражду и уничтожение последних. Результаты опубликованы в eLife .
Одноклеточные водоросли — фитопланктон — покрывают поверхность океана. Водоросли отвечают примерно за половину фотосинтеза, происходящего на Земле, и составляют основу морских пищевых сетей. Поэтому понимание факторов, контролирующих рост и гибель фитопланктона, имеет решающее значение для поддержания здоровой морской экосистемы. Известно, что морские бактерии из группы Roseobacter объединяются в пары и сосуществуют с фитопланктоном во взаимовыгодном взаимодействии. Фитопланктон обеспечивает Roseobacter органическими веществами, полезными для роста бактерий, такими как сахар и аминокислоты, а Roseobacter, в свою очередь, обеспечивает фитопланктон витаминами группы В и стимулирующими рост факторами.
Однако недавние исследования показали, что образ жизни розеобактеров меняется, и они убивают своего хозяина — фитопланктон. Химическое соединение, называемое DMSP, вырабатывается водорослями и, как предполагается, играет роль в этом переключении.
«Ранее мы определили, что Roseobacter Sulfitobacter D7 демонстрирует смену образа жизни при взаимодействии с фитопланктоном Emiliania huxleyi», — сообщает первый автор Ноа Барак-Гавиш, доктор философии. — Однако наши знания о факторах, определяющих этот переход, все еще были ограничены».
Чтобы охарактеризовать это изменение образа жизни, Барак-Гавиш и его коллеги провели эксперимент по транскриптомике, что позволило им сравнить гены, которые по-разному экспрессируются Sulfitobacter D7 на стадиях сосуществования или патогенности.
Экспериментальная установка продемонстрировала, что Sulfitobacter D7, выращенные в среде, индуцирующей патогенность, имеют более высокую экспрессию переносчиков метаболитов, таких как аминокислоты и углеводы, чем те, которые выросли в среде сосуществования, пишет Рhys.Оrg. Эти переносчики служат для максимального поглощения метаболитов, высвобождаемых умирающей Emiliania huxleyi (E. huxleyi). Кроме того, у патогенного Sulfitobacter D7 команда наблюдала повышенную активацию жгутиковых генов, которые отвечают за движение бактерий. Эти два фактора позволяют Sulfitobacter D7 использовать стратегию «съешь и убеги», когда они побеждают конкурентов за материал, высвобождаемый при гибели клеток E. huxleyi, и уплывают в поисках другого подходящего хозяина.
Команда подтвердила роль DMSP в переключении на поведение убийцы. Однако, когда присутствовал только DMSP, переключения образа жизни не происходило. Это означает, что, хотя DMSP опосредует смену образа жизни, он также зависит от присутствия других инфохимических веществ, полученных из E. huxleyi, — соединений, которые вырабатываются и используются организмами для общения.
DMSP является инфохимическим веществом, вырабатываемым многими фитопланктоном, поэтому вполне вероятно, что другие необходимые инфохимические вещества позволяют бактериям распознавать конкретного хозяина фитопланктона. В естественной среде, где вместе существует множество различных видов микробов, эта специфичность гарантирует, что бактерии вкладывают средства в изменение экспрессии генов и их метаболизма только тогда, когда присутствует правильный партнер-водоросль.
Исследование также раскрывает роль бензоата, полученного из водорослей , во взаимодействиях Sulfitobacter D7 и E. huxleyi. Даже в высоких концентрациях ДМСП бензоат поддерживает сосуществующий образ жизни. Бензоат является эффективным фактором роста и предоставляется E. huxleyi Sulfitobacter D7 во время сосуществования. Авторы предполагают, что пока Sulfitobacter D7 извлекает выгоду из сосуществования, получая материалы для роста, он будет поддерживать мутуалистическое взаимодействие. Когда поступает меньше бензоата и других субстратов для роста, бактерии меняют образ жизни и убивают своего хозяина — фитопланктон, поглощая все оставшиеся полезные материалы.
Точный механизм патогенности Sulfitobacter D7 против E. huxleyi еще предстоит выяснить
Фото: sway.office.com
Нет комментариев