Мікробіологи з Кільського університету продемонстрували, що безстатеве розмноження місячної медузи значною мірою контролюється продуктами життєдіяльності бактерій. Бета-каротин, що виробляється мікробами в природному мікробіомі медузи, відіграє ключову роль у цьому процесі. Без цих мікроорганізмів так званий процес стробіляції — перетворення поліпа на молодих медуз — зупиняється. Це призводить до порушень розвитку та значного зниження репродукції. Їхні висновки були опубліковані в журналі iScience.
Мікробіом, спільнота бактерій, що живуть у багатоклітинному організмі та на його поверхні, відіграє вирішальну роль у фізичній формі та здоров'ї багатьох морських тварин. Місячна медуза має особливо різноманітний мікробіом, який може адаптуватися до різних умов навколишнього середовища та впливає на перехід між різними стадіями життя. Багатостадійний життєвий цикл місячної медузи починається з крихітних личинок, які осідають на твердих субстратах і розвиваються в сидячі поліпи. У процесі, який називається стробіляцією, з поліпів виходять вільно плаваючі попередники медуз (ефіри), які потім розвиваються у вільно плаваючих дорослих медуз – складний безстатевий репродуктивний процес. Дослідники показали, що на цей процес розвитку суттєво впливає мікробіом.
«Наші результати демонструють, що не лише фактори навколишнього середовища, такі як температура чи солоність, відіграють певну роль, але й те, що природний мікробіом медузи є важливим для її розмноження. Вплив мікробів особливо важливий до початку стробіляції», — каже перший автор дослідження, доктор Надін Єнсен, яка отримала докторський ступінь з цієї теми в дослідницькій групі професора Рут Шміц-Штрайт в Інституті загальної мікробіології Кільського університету (CAU).
Стробіляція, перетворення поліпа на вільно плаваючу медузу, – це складний процес: бактерії всередині поліпа спочатку виробляють бета-каротин, провітамін. Він перетворюється в тілі медузи на кілька продуктів, включаючи ретиноєву кислоту (9-цис-ретиноєву кислоту). Це діє як біологічний сигнал, активуючи ключові гени для стробіляції та таким чином ініціюючи метаморфоз. «Без природного мікробіому поліпи розвивають помітні вади розвитку. Вони сегментуються лише неповністю та майже не вивільняють ефіри», – пояснює професор Рут Шміц-Штрайт, керівник дослідницької групи молекулярної біології мікроорганізмів в Інституті загальної мікробіології (IfAM) Кільського університету (CAU).
У лабораторних експериментах стерильні поліпи, яким бракувало природного мікробіому, демонстрували значні аномалії розвитку, включаючи вкорочені тіла, деформовані сегменти, відсутність щупалець та знижене вироблення ефіренів. Однак, коли дослідники додали бета-каротин або 9-цис-ретиноєву кислоту до навколишньої води, ці дефекти були повністю усунені. І навпаки, дослідникам вдалося вибірково блокувати сигнальний шлях ретиноєвої кислоти за допомогою специфічних інгібіторів, тим самим запобігаючи метаморфозу. Це також порушило метаморфоз у здорових поліпах з природним мікробіомом. Виявивши активні бактеріальні гени виключно в природному мікробіомі, а не в організмі хазяїна, дослідники продемонстрували, що природний мікробіом контролює процес; сама медуза не може виробляти бета-каротин.
«Наші експерименти підтверджують, що сигнальний шлях ретиноєвої кислоти має вирішальне значення для стробіляції медузи. Без неї поліп залишається на ранній стадії розвитку», — каже доктор Надін Єнсен. «Однак ми все ще на початку наших досліджень. Ми ще не змогли визначити точну концентрацію бета-каротину та спочатку зосередилися на чотирьох ключових генах».
Нове дослідження показує, наскільки тісно розвиток морського організму пов'язаний з його бактеріальними партнерами. Без природного мікробіому ключові процеси розвитку не можуть відбуватися повноцінно. Ці нові відкриття не лише допомагають нам краще зрозуміти ріст медуз, але й дають уявлення про адаптивність морського життя. Крім того, вони можуть допомогти пояснити такі явища, як цвітіння медуз у світовому океані. «Медузи є важливим компонентом морських екосистем і мають чудову здатність адаптуватися до змін умов навколишнього середовища. Краще розуміння їх розмноження може допомогти нам краще зрозуміти їх поширення в океанах і, можливо, навіть протидіяти йому в майбутньому», – підсумовує мікробіолог Шмітц-Штрайт.
Оригінальна публікація
Надін Єнсен, Ненсі Вейланд-Брауер, Синтія Марія Чібані, Рут Енн Шмітц, Α-каротин, отриманий з мікробіоти, необхідний для стробіляції Aurelia aurita шляхом впливу на сигналізацію ретиноєвої кислоти хазяїна, iScience, том 28, випуск 2, 2025, 111729, ISSN 2589-0042
також читати
Сірчані бактерії колективно розщеплюють органічну речовину на морському дні | Pugnalom
