Тема: Особенности симбиотических взаимоотношений мшанки Aquiloniella scabra и ее бактериальных симбионтов

В природе явление симбиоза многообразно и представлено спектром различных отношений между организмами, в связи с чем существует несколько определений этого явления. Впервые термин «симбиоз» был использован в 1879 году немецким микологом Генрихом де Бари, и определялся как “the living together of unlike organisms”. В настоящее время этот термин используется в своем первоначальном значении, то есть для обозначения продолжительного сосуществования организмов разных видов.
По характеру взаимоотношений между организмами принято выделять мутуалистические отношения - приносящие пользу обоим видам, комменсализм - в случае, если выгоду получает только один организм, не нанося при этом вреда другому, и паразитизм - если один из организмов получает выгоду за счет другого. По степени зависимости одного организма от другого принято характеризовать симбиоз как облигатный - в случае, когда существование одного организма невозможно без другого, и факультативный - когда сосуществование организмов не является обязательным условием жизни организмов обоих видов.
Разнообразные симбиотические ассоциации встречаются повсеместно. Они характерны как для одноклеточных, так и многоклеточных организмов и распространены во всех средах обитания. Особенно широко распространены симбиотические отношения с микроорганизмами. Многоклеточные животные предоставляют микроорганизмам огромное число потенциальных экологических ниш. Хотя микроорганизмы в численном и объемном соотношении могут значительно превосходить хозяина, в симбиотической ассоциации традиционно принято называть «хозяином» самого крупного многоклеточного представителя (Gilbert et al. 2012). По некоторым оценкам число бактериальных клеток, населяющих пищеварительный тракт человека, превышает примерно в 10 раз число соматических и половых клеток хозяина (Backhed et al. 2005) а объем симбиотических цианобактерий некоторых губок может достигать почти половины объема клеток хозяина (Whitton and Potts, 2000).
Наибольшее внимание исследователей привлекают ассоциации с патогенными микроорганизмами из-за клинического значения данного направления исследований. Однако в последние годы заметен возросший интерес к изучению мутуалистических взаимотношений между организмами. Для таких отношений также иногда используется термин «симбиоз», только в уже более узком смысле, подчеркивающем характер взаимодействия (Moran, 2006).
Среди морских модульных организмов в наибольший степени изучены симбиотические ассоциации с микроорганизмами у губок и кораллов. Вместе с мшанками, эти группы беспозвоночных животных являются доминирующими эпибионтами в бентосных сообществах (McKinney and Jackson 1989; Ryland 2005). Однако исследования симбиоза мшанок с микроорганизмами кране ограничены.
Наличие симбиотических бактерий у мшанок впервые было описано в прошлом веке французской исследовательницей Люто (Lutaud 1964). В большей части ее исследований применялись гистологические методы, и в одной из работ изучение бактериальных симбионтов проводилось при помощи электронной микроскопии (Lutaud 1986). На этом исследования ультраструктуры симбиотических бактерий и ассоциированных с ними тканей хозяина практически прекратились.
Изучение ультраструктуры организмов является одним из эффективных способов приблизиться к пониманию отношений между хозяином и его симбионтами. Исследование тонкого строения бактериальных клеток и тканей мшанок позволяет говорить о возможном характере взаимодействий в симбиотической системе.
Целью нашей работы стало изучение особенностей взаимоотношений между симбиотическими бактериями и мшанками на примере хейлостомной мшанки Aquiloniella scabra, широко распространенной в Белом море.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Собрать колонии Aquiloniella scabra и зафиксировать образцы.
2. Описать строение симбиотических бактерий и ассоциированных с ними тканей хозяина на световом и электронно-микроскопическом уровне.
3. Определение систематического положения симбиотических бактерий.
4. Проанализировать полученные результаты и сравнить с литературными данными.

Купить

В нашей работе было показано, что в колониях A. scabra ФТ могут занимать различные участки в пределах аутозооида. Так, ФТ часто наблюдались в пространстве между восходящей петлей кишечника и стенкой зооида, вблизи отверстия, через которое оплодотворенная яйцеклетка попадает в полость выводковой камеры. Концентрация ФТ в области выводковой камеры также была отмечена у другого вида мшанок - Watersipora arcuata (Zimmer, Woollacott, 1983). Такое расположение может быть связано с перемещением бактериальных симбионтов в составе ФТ в направлении к выводковой камере для обеспечения миграции бактерий к личинкам. Исследования на разных видах мшанок (Bugula neretina, Watersipora subtorquata, Watersipora arcuata), с использованием метода FISH показали присутствие видоспецифичных бактерий в колониях, личинках и анцеструлах (Sharp et al., 2007; Anderson, Haygood, 2007). На основании этого предполагается, что бактерии в составе фуникулярных тяжей через формирующийся ооэциальный пузырек (вырост стенки тела в полость выводковой камеры) переходят на поверхность личинки и сохраняются там до выхода личинки из выводковой камеры, а далее - до стадии метаморфоза и формирования первичного зооида.
Аналогичная схема перехода бактериальных симбионтов из тел аутозооидов к личинкам, из которых будет формироваться новое поколение мшанок, очень вероятна и для исследуемого нами вида A. scabra. Наша работа в дальнейшем предполагает использование различных методов, включая электронную микроскопию, флуоресценцтнуюю in situ гибридизацию и молекулярные методы для ответа на вопрос, является ли предложенная для других видов схема вертикального переноса валидной для A. scabra, и если да, то как и каким способом происходит перемещение бактерий из тела зооида в личинку, когда бактериям необходимо пройти достаточно большой путь, включающий клеточные и кутикулярные преграды.
Купить