Тема: ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СИМБИОТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ АУТОФЛОРЫ PARASALMOMYKISS WALBAUM (ФОРЕЛЬ РАДУЖНАЯ)

Любое взаимоотношение между многоклеточным организмом и населяющими его микробными ассоциациями или микробиомом носит облигатный или факультативный симбиотический характер, который лежит в основе экологического успеха и является взаимовыгодным для обоих партнеров. В симбиотических отношениях участвуют самые разнообразные группы микроорганизмов, включая бактерии, археи, простейшие, а также вирусы, которые способны интегрировать свой геном в геном клетки-хозяина, приводя к развитию длительной интеграции в форме вирусной инфекции. Подобные микробные симбиозы по своему функциональному назначению могут выполнять исключительно метаболическую (McCutcheon, Moran, 2012) или защитную роль в организме хозяина (Oliver et al., 2014). При этом, микроорганизмы остаются свободноживущими или переходят в состояние полной клеточной и геномной интеграции, которая, как предполагают, возникла в период эндосимбиотического происхождения митохондрий и хлоропластов эукариотических клеток (Roger et al., 2017). Благодаря открытиям прошлых лет и достижениям современной биологии, в настоящее время, симбиоз рассматривается, как некая эволюционная стратегия, которая лежит в основе наиболее важных переходов в развитии живых организмов. С использованием методов молекулярной биологии, охватывающих омиксные технологии, исследования в биологии, связанные с изучением закономерностей развития симбиотических отношений переживают настоящую революцию. Именно благодаря развитию молекулярной биологии, геномики, биоинформатики и других отраслей современной биологии стал возможным подробный анализ генетического потенциала и метаболических возможностей симбиотических партнеров, который ранее считался невозможным из -за трудностей, связанных с особенностями выделения в чистую культуру, культивирования и накопления биомассы облигатных симбионтов, включая эндосимбионтов. Применение метагеномных и геномных подходов к изучению симбиоза позволяет обойти некоторые из этих проблем и реконструировать геномы симбионтов в их естественной среде обитания (Siegl et al., 2011). Методы современной биологии значительно расширили возможность исследовать существующее симбиотическое разнообразие в природе и изменили представление о взаимодействии между многоклеточными организмами и микробами в окружающей среде. База данных о симбиотических отношениях в мире микроорганизмов существенно дополнена протеомикой (Mao andFranke, 2015), развитием технологий трансфекции и трансформации, с помощью которых стало возможным осуществлять генетические манипуляции с широким спектром симбиотических организмов.
Особую роль в развитии симбиотических отношений между макро - и микроорганизмом играет интерстинальная микрофлора или микрофлора пищеварительного тракта. В формировании микрофлоры пищеварительного тракта рыб важную роль играют микроорганизмы окружающей среды. По сравнению с водой, желудочно-кишечный тракт является экосистемой, гораздо более богатой питательными веществами и, следовательно, более благоприятной для роста большинства бактерий. Бактерии, попадающие в организм рыбы, с кормом адаптируются, активно колонизируют ткани рыбы и вступают в сложные симбиотические отношения, благодаря которым организм хозяина получает преимущество в получении большого спектра метаболитов и в борьбе с условно-патогенными и патогенными возбудителями инфекционных заболеваний. При этом, пищеварительный тракт морских и пресноводных видов рыб является самым обильным по биоразнообразию бактерий, которые могут быть условно разделены на автохтонные (доминантная микрофлора) и аллохтонные(субдоминантная микрофлора) виды бактерий (Ringo и Birkbeck, 1999). Несмотря на видовое обилие интерстинальной микрофлоры рыб,
пищеварительный тракт гидробионтов намного беднее качественного состава бактериофлоры гомойотермных животных (Sakata, 1990).
Микрофлора желудочно-кишечного тракта рыб играет важную роль в обеспечении устойчивости к инфекционным заболеваниям путем производства антибактериальных материалов, предотвращающих попадание патогенных бактерий в организм (Sugitaet al., 1988). Желудочно-кишечные бактерии принимают участие в разложении питательных веществ и обеспечивают хозяина физиологически активными веществами, такими как ферменты, аминокислоты и витамины (Sugita et al. 1997). Целью данного обзора было изучение полезного действия бактерий кишечника на обеспечение активных питательных веществ.
В естественных условиях обитания кишечная микробиота делит свою среду обитания с аналогичными микроорганизмами, принадлежащими к автохтонной микрофлоре, многие из которых также имеют очень широкое распространение. Как аутохтонная, так и автохтонная микрофлора могут резко изменить физический и иммунный статус организма хозяина, создавая широкие возможности для взаимодействия как между собой, так и между организмом хозяина. Например, патогенная микрофлора может повлиять на то, как хозяин взаимодействует с аутохтонной микрофлорой, составляющей эубиоза, либо управляя, либо защищая от дисбиоза и воспалительных процессов. И наоборот, аутофлора может изменить степень колонизации, размножения и вирулентность патогенного микроорганизма. Механизмы и последствия симбиотических отношений желудочно-кишечного тракта и других биотопов позвоночных животных только начинают 5
изучаться; развиваются транс-дисциплинарные области на границе экологии, ихтиологии, гидробиологии, микробиологии и других биологических дисциплин. Многие ученые по нашим данным, занимаются исследованиями сложных симбиотических отношений (Березина, 2009; Озерский, 2013; Умаров, 1986; Чёрная, 2017; Шивокене, 1989). Тем не менее, существует неоднородность проведения экспериментов в данной области, что связано с отсутствием единой методической базы, связанной с подходами к изучению симбиоза. Такое состояние исследований очень затрудняет получение объективной научной информации, связанной с взаимоотношениями на уровне «микроорганизм- макроорганизм».
В представленной работе раскрываются закономерности влияния нормофлоры позвоночных на состояние макроорганизма в зависимости от привнесенного бактериального фона со стороны окружающей среды (воды и корма). Полученные знания о биоразнообразии микрофлоры кишечника радужной форели и взаимодействии микрофлоры с представителями фонового бактериального сообщества, должны помочь в понимании сложных форм взаимоотношений биологических объектов друг с другом, что важно, как для практических, так и для фундаментальных исследований в данной области.
Исходя из вышесказанного, целью работы является: анализ экологического потенциала симбиотических отношений аутофлоры форели радужной на примере интестинальной микрофлоры.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить закономерности становления и развития симбиотических связей между Рагаха1тотук1хх'а1Ьант входящей в её состав микрофлорой;
2) Оценить биоразнообразие интестинальной микрофлоры Рагаха1тотук1ххПа1Ъант, обитающей в водоемах с разным сроком эксплуатации;
3) Проанализировать распространение доминантной, субдоминантной и остаточной микрофлоры в кишечнике Рагаха1тотук1ххПа1Ъант, выловленной в водоемах с разными сроками эксплуатации;
4) Изучить состав доминантной микрофлоры воды и корма как потенциальных источников колонизации желудочно-кишечного тракта Рагаха1то niykiss ПсРЪаит;
5) Описать состав доминантной микрофлоры желудочно-кишечного тракта Рагаха1то rnykiss ЩакЪапт по степени доминирования обнаруженных типов, семейств и родов выделенных бактерий;
Выражаю глубокую благодарность Сидоровой Наталье Анатольевне и Мамонтовой Ольге Владимировне за поддержку и научную консультацию при написании диссертации.
Также хочется поблагодарить Кучко Тамару Юрьевну за предоставление материала для исследования.
Купить

Общепризнано, что микрофлора желудочно-кишечного тракта рыб играет важную роль в питании и иммунитете (Кузьмина, 2018; Ларцева, 2004;Ускова, 2019). Знание структуры и симбиотических взаимоотношений между нормальной микрофлорой рыб и организмом хозяина может дать представление как о норме, так и о патологии вызванной соматическими и инфекционными заболеваниями. Для этого необходимо всестороннее и детально изучать не только таксономический состав микрофлоры рыб, но и выявлять закономерности формирования сложных симбиотических отношений.
Для этого наряду с анализом микробного сообщества рыбы целесообразно изучать доминантных представителей микрофлоры воды и корма. Полученная информация объективно свидетельствует о действии экосистемы на функциональное микробное биоразнообразие интестинальной микрофлоры и конкретно на разнообразие аутохтонных бактерий - истинных симбиотических партнеров организма рыб. Информация о присутствии автохтонных бактерий может найти применение в системе эпизоотического мониторинга на водоемах рыбохозяйственного значения и для разработки оценочных шкал экотоксичности среды обитания.
1) Экспериментально доказано, что основные таксоны в составе симбиотической микрофлоры поступают в организм рыбы с водой и кормом;
2) На примере доминантной, субдоминантной и остаточной микрофлоры кишечника доказано, что биоразнообразие выделенных таксонов зависит от условия обитания радужной форели;
3) Оценено биоразнообразие интестинальной микрофлоры радужной форели. Всего идентифицировано 120 родов, 82 семейства и 16 типов;
4) При анализе симбиотической микрофлоры на уровне семейства и рода обнаружены сходные таксоны у всех исследованных особей форели. К ним относятся: бактероиды, эубактерии, бациллы и клостридии. На их долю у отдельно взятых особей приходилось от 7 до 23 % от общего числа идентифицированных таксонов.
5) Среди исследованных групп форели независимо от местообитания установлена
зависимость между некоторыми таксонами бактерий в составе микрофлоры кишечника: увеличение численности бактероидов приводит к увеличению
численности таксонов полифилитических классов, что провоцирует развитие инфекций.
6) В зависимости от местообитания форели наблюдается таксономический сдвиг в микрофлоре кишечника. На смену фермикутным бактериям и бактероидам приходят протеобактерии и фузобактерии, которые несвойственны здоровому организму и могут провоцировать соматические и инфекционные отклонения.
Купить