Το πείραμα καταδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο οι φιλοξενούμενοι και οι σχετικοί μικροβιοκτόνο συμβάλλουν από κοινού στην περιβαλλοντική προσαρμογή
Εισαγωγή:
Πολλά ζώα, συμπεριλαμβανομένων των σκουληκιών, μεταφέρουν κοινότητες συμβιωτικών μικροοργανισμών, γνωστών ως μικροβιοκτόνο, που αλληλεπιδρούν με τη φυσιολογία, τη συμπεριφορά και την οικολογία του ξενιστή τους. Αυτοί οι μικροοργανισμοί παρέχουν διάφορα οφέλη στον ξενιστή, όπως η βοήθεια στην απόκτηση θρεπτικών ουσιών, η άμυνα κατά των παθογόνων και η προσαρμογή σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Ενώ η σημασία του μικροβίου σε μεμονωμένους ξενιστές έχει μελετηθεί ευρέως, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συμβάλλουν από κοινού στη συνολική επιτυχία του ξενιστή σε διαφορετικά περιβάλλοντα παραμένει ανεξερεύνητη.
Πειραματική προσέγγιση:
Για να διερευνήσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι οικοδεσπότες Worm και το σχετικό μικροβιοκτόνο τους συμβάλλουν από κοινού στην περιβαλλοντική προσαρμογή, διεξήγαμε ένα πείραμα χρησιμοποιώντας τον μοντέλο οργανισμού Caenorhabditis elegans (C. elegans) και το βακτηριακό του συμβατικό pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Δημιουργήσαμε ελεγχόμενα περιβάλλοντα που προσομοιώσουν δύο ξεχωριστά ενδιαιτήματα:το ένα μιμούνται ένα παρθένο περιβάλλον και το άλλο που μοιάζει με μολυσμένο χώρο.
θεραπείες και πειραματικό σχέδιο:
Δημιουργήσαμε τέσσερις ομάδες θεραπείας:
1. Host-Pristine: Γ. Elegans που καλλιεργείται στο παρθένο περιβάλλον χωρίς P. aeruginosa
2. Συγκολλημένος κεντρικός υπολογιστής:C. elegans που καλλιεργείται στο μολυσμένο περιβάλλον χωρίς P. aeruginosa
3. μικροβιοκτόνος: P. aeruginosa που καλλιεργείται στο παρθένο περιβάλλον χωρίς C. elegans
4. P. aeruginosa που καλλιεργείται στο μολυσμένο περιβάλλον χωρίς C. elegans
Επιπλέον, είχαμε δύο ομάδες αλληλεπίδρασης:
5. C. elegans και P. aeruginosa συν-καλλιεργήθηκαν στο παρθένο περιβάλλον
6. C. elegans και P. aeruginosa συν-καλλιεργήθηκαν στο μολυσμένο περιβάλλον
Συλλογή και ανάλυση δεδομένων:
Για κάθε ομάδα θεραπείας και αλληλεπίδρασης, μετρήσαμε διάφορους δείκτες φυσικής κατάστασης, συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού ανάπτυξης, της διάρκειας ζωής, της γονιμότητας και της ανοχής στο στρες. Επίσης, χαρακτηρίσαμε τις βακτηριακές κοινότητες που σχετίζονται με τα σκουλήκια χρησιμοποιώντας αλληλουχία DNA. Διεξήχθησαν στατιστικές αναλύσεις για τον προσδιορισμό των επιπτώσεων των αλληλεπιδράσεων ξενιστή-μικροβιοτήτων, των περιβαλλοντικών συνθηκών και των αλληλεπιδράσεών τους στα αποτελέσματα της φυσικής κατάστασης.
Αποτελέσματα:
Τα ευρήματά μας αποκάλυψαν ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ των κεντρικών υπολογιστών C. elegans και του μικροβίου P. aeruginosa επηρέασε σημαντικά την προσαρμογή τους σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Όταν καλλιεργούνται μαζί στο παρθένο περιβάλλον, τα συν-καλλιεργημένα σκουλήκια εμφάνισαν υψηλότερη ικανότητα σε σύγκριση με τον ξενιστή ή το μικροβιοκτόνο μόνο. Αυτή η θετική αλληλεπίδραση αποδόθηκε στη βελτίωση της αξιοποίησης των θρεπτικών ουσιών και στην ενίσχυση της άμυνας έναντι συγκεκριμένων στρεσογόνων παραγόντων. Ωστόσο, στο μολυσμένο περιβάλλον, η παρουσία του P. aeruginosa είχε επιζήμια επίδραση στον ξενιστή, οδηγώντας σε μειωμένη καταλληλότητα. Επιπλέον, η ίδια η σύνθεση του μικροβιώματος ήταν δυναμική και ποικίλη ανάλογα με το περιβάλλον και την παρουσία του ξενιστή.
Συμπέρασμα:
Η πειραματική μας επίδειξη υπογραμμίζει τον βαθύ ρόλο των αλληλεπιδράσεων του ξενιστή-μικροβίου για τον προσδιορισμό της περιβαλλοντικής προσαρμογής. Οι C. elegans και P. aeruginosa συμβάλλουν από κοινού στα αποτελέσματα της φυσικής κατάστασης ανάλογα με το περιβαλλοντικό πλαίσιο. Αυτά τα ευρήματα συμβάλλουν σε μια βαθύτερη κατανόηση των περίπλοκων σχέσεων μεταξύ των ξενιστών και των μικροβιακών συμβιτών τους στη διαμόρφωση των οικολογικών προσαρμογών
