Trichoplax - одно из простейших животных, которое только можно себе представить, и выглядит как бесформенная маленькая капля. Старший автор Николь Дюбилье говорит, что это напоминает ей картофельные чипсы. Трихоплакс обитает в теплых прибрежных водах по всему миру, где питается микроскопическими водорослями, покрывающими песок и камни. Хотя большинство аквариумистов может не знать об этом, Trichoplax также можно найти практически в любом морском аквариуме с кораллами.
Trichoplax вместе с губками и медузами принадлежит к одной из самых основных линий животного мира. До 70-х годов было даже неясно, является ли трихоплакс полноценным взрослым животным или просто ювенильной стадией медузы. У этих животных всего около полумиллиметра в диаметре нет рта, кишечника и каких-либо других органов, и они состоят всего из шести различных типов клеток. Его простота делает его популярным модельным организмом для биологов.
Ученые из Института морской микробиологии им. Макса Планка в Бремене, Германия, Гавайского университета и Университета штата Северная Каролина обнаружили, что Trichoplax не так прост, как кажется. Он живет в удивительно сложном симбиозе с весьма необычными бактериями.
Просто красиво
Первое наблюдение бактерий в трихоплаксе было почти 50 лет назад немецким зоологом Карлом Греллем. Но с тех пор никто особо не присматривался. Международная группа ученых во главе с Харальдом Грубер-Водицкой, Нико Лейшем и Николь Дюбилье из Института морской микробиологии им. Макса Планка и Майклом Хэдфилдом из Гавайского университета исследовала бактериальных резидентов Trichoplax путем секвенирования их геномов и использования изображений с высоким разрешением. микроскопию, чтобы увидеть, где они живут. «Несмотря на свою простоту, Trichoplax содержит в своих клетках два очень разных и очень необычных бактериальных симбионта», - говорит Грубер-Водицка. «Оба симбионта очень разборчивы - или, как мы это называем, клеточно-специфичны. Каждый симбионт живет только в одном типе клетки-хозяина».
Греллия - первый известный симбионт, живущий в эндоплазматическом ретикулуме
Один симбионт, названный Греллией в честь зоолога Карла Грелля, живет внутри эндоплазматического ретикулума (ЭПР) трихоплакса и является первым известным симбионтом, который постоянно живет в ЭПР животного. ER играет центральную роль в производстве белков и мембран. Доказать, что Греллия действительно в реанимации, было непросто.«Мы реконструировали подробную трехмерную модель ER, чтобы показать, что греллия живет внутри него, при поддержке электронной микроскопии Института молекулярно-клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Дрездене», - объясняет Нико Лейш. «Другие паразитические бактерии имитируют структуру ER, чтобы обмануть хозяев, заставив их думать, что они не опасны. Однако наши данные визуализации ясно показали, что Grellia живет внутри ER своего хозяина». Интересно, что Grellia, хотя и тесно связаны с паразитами, не представляют опасности для Trichoplax. «Хотя у него есть гены, которые позволили бы ему красть энергию у хозяина, он их не использует», - продолжает Лейш.
Рутманния - видение микробной темной материи
Второй симбионт Trichoplax, Ruthmannia, принадлежит к недавно открытой группе бактерий Margulisbacteria. «До нашего исследования маргулисбактерии были частью так называемой микробной темной материи - подавляющего большинства микробных организмов, которые биологи обнаруживают с помощью секвенирования, но не могут культивировать», - объясняет Харальд Грубер-Водичка.«На самом деле мы никогда их не видели, хотя их генетические следы были обнаружены в образцах воды по всему миру». Теперь Грубер-Водичка и Лейш сделали первые снимки Margulisbacteria. «Это первый раз, когда мы смогли увидеть члена этой группы. Для нас наблюдение за этой микробной темной материей было таким же захватывающим, как и изображение черных дыр». Этот симбионт живет в клетках, которые Trichoplax использует для переваривания пищи водорослей. «Похоже, что Рутманния питается только жирами и другими липидами водорослей, а остальное оставляет своему хозяину. В свою очередь, мы считаем, что Рутманния может снабжать Трихоплакс витаминами и аминокислотами». Поскольку Trichoplax процветает в лабораторных подвалах Института морской микробиологии им. Макса Планка, у авторов теперь есть постоянный доступ к этой загадочной группе бактерий.
Что дальше
«В этом исследовании мы сосредоточились на симбиотических партнерах одного вида Trichoplax», - говорит Николь Дюбилье, директор Института морской микробиологии им. Макса Планка.«Однако было описано по крайней мере еще 20 видов, и наши первые результаты показывают, что у каждого вида-хозяина есть свой собственный, очень специфический набор симбионтов. животные не только выглядят как картофельные чипсы, но и хрустят, когда дело доходит до того, что у них внутри."