Микробиом играет ключевую роль в жизненном цикле лунной медузы
Микробиологи Кильского университета (CAU) показали, что бесполое размножение лунной медузы (Aurelia aurita) в значительной степени регулируется бактериальными метаболитами.
Ключевую роль в этом процессе играет бета-каротин, вырабатываемый микробами естественного микробиома медузы. Без этих микроорганизмов процесс стробиляции — превращения полипа в молодых медуз — останавливается. Это приводит к дефектам развития и резко снижает успех размножения. Результаты опубликованы в журнале iScience.
Микробиом как регулятор жизненного цикла
Сложный жизненный цикл медузы начинается с личинок, которые оседают на поверхность и развиваются в сидячих полипов. В процессе стробиляции полипы выпускают свободноплавающих молодых медуз (эфир). Исследователи доказали, что на этот процесс бесполого размножения существенно влияет ассоциированный микробиом.
«Наши результаты показывают, что не только температура или солёность влияют на размножение медуз, но и естественный микробиом хозяина критически важен», — говорит первый автор доктор Надин Йенсен.
Бета-каротин как молекулярный ключ к метаморфозу
Стробиляция — это многоступенчатый процесс:
- Бактерии внутри полипа производят бета-каротин.
- Этот провитамин поглощается медузой и метаболизируется в биологически активные молекулы, в первую очередь в ретиноевую кислоту (9-цис-ретиноевую кислоту).
- Она действует как биологический сигнал, активирующий ключевые гены, необходимые для стробиляции, и запускает начало метаморфоза.
В лабораторных экспериментах стерильные полипы, лишённые естественного микробиома, демонстрировали значительные дефекты: укороченное тело, деформированную сегментацию, отсутствие щупалец и низкое производство эфир.
Добавление бета-каротина или 9-цис-ретиноевой кислоты в воду частично или полностью восстанавливало развитие полипов. И наоборот, блокирование сигнального пути ретиноевой кислоты ингибиторами нарушало стробиляцию даже у здоровых полипов с интактным микробиомом.
Гены, ответственные за производство бета-каротина, активны и найдены исключительно в бактериях, а не в самой медузе. Это показывает зависимость медузы от её микробиома для получения этих ключевых сигналов.
Новое понимание адаптивности морских организмов
Исследование иллюстрирует, насколько тесно развитие морского организма связано с его микробными партнёрами. Без естественного микробиома лунная медуза не может полностью осуществлять важнейшие жизненные процессы.
«Медузы — важная часть морских экосистем. Лучшее понимание того, как они размножаются, может помочь нам понять их распределение в океанах и, возможно, в будущем противодействовать их массовому размножению», — резюмирует микробиолог Рут Шмитц-Штрайт.