Τι είναι τα Holobionts;

Το Holobiont είναι ένας συλλογικός όρος για έναν οργανισμό ξενιστή, συνήθως ένα ευκαρυωτικό, και την ποικιλία άλλων ειδών που ζουν πάνω, κοντά ή μέσα σε αυτόν, σχηματίζοντας από κοινού μια οικολογική μονάδα.

Όταν κοιτάζετε έναν άνθρωπο, τον σκέφτεστε ως μεμονωμένο οργανισμό από ένα μόνο είδος, αλλά αν κάνετε ζουμ μερικά εκατομμύρια φορές, θα διαπιστώσετε ότι υπάρχουν πολλά άλλα είδη που ζουν πάνω και μέσα σε κάθε άνθρωπο. Έχουμε μια ολόκληρη μικροχλωρίδα βακτηρίων που μπορούν να επηρεάσουν την υγεία μόνο στο δέρμα μας—περισσότερους από 500 διαφορετικούς τύπους! Και στο εσωτερικό του σώματός μας, έχουμε άλλους 500-1.000 τύπους βακτηρίων στο έντερο, μαζί με τους πολλούς ιούς που μπορεί να υπάρχουν στο σύστημά μας, τόσο οξείς όσο και ασυμπτωματικοί (γνωστοί ως ιώσεις). Υπάρχουν επίσης περίπου 80 διαφορετικά γένη μυκήτων που βρίσκονται στο ανθρώπινο σώμα, κυρίως στα πόδια και ανάμεσα στα δάχτυλα!

Διαφορετικοί τύποι μικροβίων (Photo Credit :VikiVector/Shutterstock)

Σαφώς, ένας άνθρωπος είναι στενά συνδεδεμένος με πολλά άλλα μικροσκοπικά είδη, μερικά από τα οποία είναι επικίνδυνα, ενώ άλλα είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της υγείας μας και την εξισορρόπηση του μικροβιώματος μας. Μαζί, τα ανθρώπινα όντα (ως ξενιστές) και τα πολλά μικροσκοπικά είδη που ζουν μέσα και πάνω στο σώμα (βιόντα) μπορούν να ονομαστούν ολοβιόντα!

Τι είναι ένα Holobiont;

Τα ανθρώπινα όντα μπορεί να είναι το πιο ευρέως μελετημένο holobiont, αλλά σίγουρα δεν είναι το μόνο παράδειγμα. Ένα holobiont είναι κάθε συσσωμάτωση ενός ξενιστή, μικροβιώματος, ιώματος και άλλων σχετικών οργανισμών που ο καθένας λειτουργεί μαζί ως σύνολο. Πριν από τριάντα χρόνια, κανείς δεν είχε ακούσει για ένα holobiont, επειδή ο όρος επινοήθηκε μέχρι το 1991, από την εξελικτική θεωρητική Lynn Margulis. Αρχικά εφαρμόστηκε σε εταιρείες περιορισμένης ευθύνης, όπως διάφορους μύκητες και φύκια που συνδυάζονται σε βράχους καλυμμένους με λειχήνες και άλλες κοινές συμβιωτικές σχέσεις, αλλά σύντομα εφαρμόστηκε σε πολύ πιο σύνθετες οικολογικές μονάδες, όπως οι κοραλλιογενείς ύφαλοι!

Ένας ύφαλος περιλαμβάνει το ίδιο το κοραλλιογενές ζώο, τα συμβιόνια φυκιών που αναπτύσσονται και λειτουργούν στο κοράλλι, καθώς και όλα τα βακτηριακά και μικροβιακά βιοόντα που βασίζονται σε αυτούς τους άλλους οργανισμούς για να επιβιώσουν και να ευδοκιμήσουν. Η ιδέα ενός holobiont έχει επίσης εμπνεύσει την έννοια του hologenome, που σημαίνει τον συλλογικό γενετικό χαρακτήρα όλων των πτυχών ενός holobiont. Η θεωρία του ολογονιδιώματος της εξέλιξης βλέπει τους οργανισμούς ως κοινότητες και τον γενετικό τους κώδικα ως ένα αμοιβαία αλληλεπιδρώντα και εξελισσόμενο γονιδίωμα.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό μπορεί να συμβαίνει, καθώς οι συμβιωτικές σχέσεις συχνά καταλήγουν σε συνεξέλιξη και τέτοια πρόοδος μπορεί να υπάρχει σε συγκεκριμένα ζεύγη ξενιστή-βιοντίου, αλλά μερικά ολοβιόνια περιλαμβάνουν εκατοντάδες διαφορετικούς μικροοργανισμούς και είδη, τα οποία αλληλεπιδρούν με διαφορετικούς τρόπους. Για λόγους σαφήνειας, ένα ολογονίδιο περιλαμβάνει:1) τα γονίδια του ξενιστή και του συμβιόντος που επηρεάζουν μόνα τους ή μαζί ένα γονιδίωμα holobiont. 2) τα γονίδια του ξενιστή και του συμβιόντος που έχουν συνεξελιχθεί που επηρεάζουν τον φαινότυπο holobiont. και 3) γονίδια ξενιστή και συμβίωσης που δεν επηρεάζουν τον φαινότυπο holobiont.

Κάθε συμβίωση και biont έχει μια ελαφρώς διαφορετική μέθοδο αλληλεπίδρασης με τον ξενιστή, που κυμαίνεται από παρασιτική έως αμοιβαία, και μπορεί επίσης να έχει πολύ διαφορετικά επίπεδα πιστότητας συνεργάτη (που πρέπει να είναι πολύ ισχυρή για τη συνεξέλιξη). Μερικές από αυτές τις σχέσεις μπορεί να είναι προσωρινές ή ανταγωνιστικές ή να εδραιώνονται με ευρέως διαφορετικούς τρόπους. Η ιδέα ότι όλα αυτά τα μεμονωμένα γονιδιώματα θα εξελίσσονται σταθερά ως μονάδα ολοβίων είναι απίθανη. Με άλλα λόγια, η φυσική επιλογή θα λειτουργήσει σε διαφορετικά επίπεδα και με διαφορετικούς ρυθμούς για τα συστατικά μέλη του holobiont.

Παραδείγματα Holobiont

Μερικά από τα πιο ευρέως μελετημένα παραδείγματα ολοβιοντίων είναι τα ανθρώπινα όντα και οι κοραλλιογενείς ύφαλοι, αλλά στην πραγματικότητα, όλα τα ζώα και τα φυτά είναι ολοβιόνια , καθώς κάθε είδος που γνωρίζουμε διατηρεί κάποιο είδος μικροβιώματος και στενές σχέσεις με άλλους μικροοργανισμούς. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, σημαντικό μέρος της ερευνητικής προσοχής έχει μετατοπιστεί στη μελέτη των ολομπιοντών και των επιπτώσεων τέτοιων πολύπλοκων διευθετήσεων στη φυσική κατάσταση, την ασθένεια, την επιλογή και την επιβίωση.

Holobiont εναντίον Symbiote εναντίον Microbiome εναντίον Superorganism

Δεδομένου ότι το holobiont είναι μια σχετικά νέα έννοια στη βιολογία, είναι φυσικό μερικοί άνθρωποι να το συγχέουν ή να το συγχέουν με άλλες σχετικές έννοιες. Για παράδειγμα, ένα μικρόβιωμα είναι η συλλογική ονομασία για τις οικολογικές κοινότητες που ζουν πάνω, μέσα ή κοντά σε έναν οργανισμό, συμπεριλαμβανομένων των παθογόνων, των συμβιωτικών και των συμβιωτικών εταίρων. Αυτός ο όρος, επομένως, δεν περιλαμβάνει τον ίδιο τον ξενιστή, ο οποίος είναι τυπικά ευκαρυωτικός οργανισμός. Ένα συμβίω είναι ένα μέλος μιας συμβιωτικής σχέσης, στην οποία και τα δύο μέλη επωφελούνται από τη συνεργασία. Ένα holobiont περιέχει συμβιωτικές σχέσεις, αλλά περιλαμβάνει επίσης παρασιτικές, ευκαιριακές, αμοιβαίες και συναινετικές συνεργασίες μεταξύ των δεκάδων ή εκατοντάδων μελών.

Τα Holobionts συχνά συγχέονται με υπεροργανισμούς επίσης, αλλά υπάρχει μια πολύ σαφής διαφορά μεταξύ τους. Ένας υπεροργανισμός τείνει να αποτελείται από πολλά μεμονωμένα μέλη, όπως μια αποικία μυρμηγκιών ή μια κυψέλη. Αυτά τα άτομα συνεργάζονται, με διαφορετικούς τύπους που εκτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες, όπως τα κύτταρα ενός παραδοσιακού οργανισμού. Συνήθως, ένα πολύ μικρό ποσοστό ευθύνεται για την αναπαραγωγή και η αποτυχία μιας περιοχής/εξειδίκευσης του υπεροργανισμού πιθανότατα θα έχει ως αποτέλεσμα την αποτυχία της υπόλοιπης, παρόμοια με έναν καρκίνο που εξαπλώνεται σε έναν μεμονωμένο οργανισμό.

Μια τελευταία λέξη

Η έννοια των holobionts είναι ένα τέλειο παράδειγμα του πώς η κατανόησή μας για τη βιολογία συνεχίζει να εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου. Αν και αυτοί οι τύποι συνυφασμένων σχέσεων υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, η σημασία αυτών των αλληλεπιδράσεων διερευνάται μόνο τώρα! Δεν πρέπει να συγχέεται με υπεροργανισμούς, μικροβιώματα ή βασικές συμβιωτικές σχέσεις, το holobiont είναι μια οικολογική κοινότητα διασυνδεδεμένων μελών που περιλαμβάνει τον ευκαρυωτικό ξενιστή και έναν σχεδόν απεριόριστο αριθμό μικροβιοτικών μελών!