Текст уведомления здесь
Гавайский короткохвостый кальмар (Euprymna scolopes)Chris Frazee and Margaret McFall-Ngai / Wikimedia Commons

Светящиеся бактерии научили кальмара соблюдать режим дня

Их взаимоотношения оказались похожи на сожительство млекопитающих с кишечными микробами

Гавайский короткохвостый кальмар (Euprymna scolopes) охотится по ночам, прикидываясь отражением луны в воде. В этом ему помогают люминесцентные бактерии Vibrio fischeri, живущие в специальном световом органе, который находится неподалеку от глаз. Американские ученые исследовали экспрессию генов в разных органах кальмаров, живущих с бактериями или без них. Оказалось, что микробы влияют не только на образ жизни хозяина, но и на его суточные ритмы и работу не связанных со светом и охотой органов.
Добавить в закладки
Комментарии

В последнее время выходит множество работ, посвященных симбиотическим бактериям в организме млекопитающих. Мы уже знаем, что они влияют на работу кишечника, обмен веществ, иммунитет и даже психическое здоровье. Но изучать вклад каждой конкретной бактерии в жизнь хозяина очень непросто, так как в кишечнике млекопитающих живут десятки и сотни разных видов. Поэтому ученые обращаются к короткохвостым кальмарам, сожительствующим только с одной бактерией — люминесцентной Vibrio fischeri, чтобы проследить их взаимодействие до мельчайших деталей.

Кальмары Euprymna scolopes, как и млекопитающие, появляются на свет стерильными, то есть не содержат бактерий. В первые часы жизни вибрионы проникают в их кишечник и оседают на его стенках. Они вызывают отмирание клеток стенки кишечника и через образующийся просвет проникают в световой орган и селятся в нем. Каждый день на рассвете кальмар выбрасывает 90% своих микроскопических соседей в окружающий мир, чтобы не допустить перенаселения. При этом выживают только честно «работающие» вибрионы, то есть те, которые светятся. Мутантные бактерии, неспособные испускать лучи, не могут задержаться внутри организма и исчезают в течение первых дней жизни. Оставшиеся микробы взрослеют вместе с кальмаром, и примерно через месяц после вылупления он начинает охотиться с использованием их света, а взамен кормит бактерий хитином из панцирей своих жертв.

Гавайский короткохвостый кальмар (Euprymna scolopes) Andrew Scott / Youtube

Ученые из Гавайского университета в Маноа и Висконсинского университета в Мэдисоне исследовали отношения кальмара с микробами на уровне экспрессии генов. Они сравнили набор работающих генов в световом органе, глазу и жабрах заселенных бактериями и стерильных моллюсков. Выбор не случаен: световой орган — основное место жизни бактерий, глаз находится поблизости и может улавливать излучение, а жабры расположены на другом конце организма, но пронизаны кровеносными сосудами, связывающими их, в частности, с глазом и кишечником.

Оказалось, что бактерии влияют на работу всех изученных органов. Сильнее всего изменилась экспрессия генов в световом органе, затем — в глазу. Уже через сутки после заселения ученые смогли найти следы их воздействия даже в жабрах, хотя этот орган напрямую не связан с деятельностью бактерий. Это оказалось уникальной чертой кальмаров: когда исследователи повторили эксперимент с мышами и кишечными бактериями, они не обнаружили никаких изменений в клетках глаза, несмотря на то что у млекопитающих и головоногих моллюсков есть много общих генов, отвечающих за зрение. Судя по всему, дело именно в расположении бактерий в организме.

Однако когда кальмаров заселили мутантными, несветящимися вибрионами, ситуация изменилась. В световом органе из почти 2000 генов, реагирующих на заселение бактериями, «сработала» только одна треть, а в клетках глаза — ни один. Судя по всему, организм моллюска адаптируется к соседям только под действием свечения. Правда, пока неясно, как именно клетки на него реагируют — напрямую или через посредничество нервной системы.

Наконец, ученые измерили экспрессию генов у взрослых моллюсков в разное время суток. Они нашли два гена, работа которых во всех органах в присутствии бактерий изменялась циклически. Один из них — АСЕ, предположительно, отвечает за регуляцию давления, а второй — Gal1 — кодирует антимикробный белок. В световом органе, глазу и жабрах действовали свои суточные ритмы, регулирующие работу этих генов и, следовательно, иммунную атаку на симбионтов и обмен веществ. Это позволяет предположить, что органы млекопитающих тоже могут реагировать на кишечные бактерии издалека и подстраивать под них собственные ритмы. Однако это еще предстоит проверить.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы