Визуализация процесса пищеварения в древнейшем симбиозе животного и микроба

Морские биологи впервые смогли визуализировать, как тропические губки и их симбиотические бактерии совместно потребляют и перерабатывают органическую пищу. Исследование под руководством Мэгги Хадспит и Яспера де Гойя из Амстердамского университета было совместным проектом с коллегами из австралийских университетов Сиднея, Квинсленда и Западной Австралии, а также исследовательского института Кармаби на Кюрасао. Результаты опубликованы в научном журнале Microbiome.

Губки — древнейший известный симбиоз животного и микроба. Они в изобилии встречаются по всему миру — от каналов Амстердама до километровых каньонов на океанском дне. Они играют ключевую роль в рециклинге ресурсов в бедных питательными веществами экосистемах, таких как коралловые рифы.

Источники пищи

Губки — чрезвычайно эффективные фильтраторы, которые могут использовать источники пищи, недоступные многим другим организмам, например, растворённые органические вещества. Помимо «поедания» бактерий и других мелких частиц из морской воды, клетки губок могут «пить» растворённые органические питательные вещества, такие как сахара.

«Сотрудничество между губкой-хозяином и её обильным микробиомом в переработке пищи оставалось загадкой, — говорит исследователь Мэгги Хадспит. — В нашем исследовании использовались передовые методы визуализации (NanoSIMS), чтобы проследить поглощение губками и их симбионтами растворённых и взвешенных органических веществ с течением времени».

Микробные симбионты

Авторы обнаружили, что микробные симбионты активно участвуют в переработке растворённых органических питательных веществ, но основными местами «поедания» и «питья» питательных веществ были клетки-фильтраторы самой губки. Со временем питательные вещества передавались от клеток губки их симбионтам. Это указывает на то, что микробы перерабатывают отходы хозяина, обеспечивая удержание ограниченных питательных веществ внутри губки, а не их выделение в окружающую среду.

«Наши результаты проливают свет на природу эволюционно древних симбиозов хозяина и микроба и далее раскрывают, как губки могут выживать в наших океанах более 600 миллионов лет. Они также показывают, как губки могут процветать в бедных питательными веществами экосистемах, таких как коралловые рифы: симбионты действуют как «мини-переработчики», поскольку важные питательные вещества удерживаются губкой, а не теряются для окружающей среды», — заключает Хадспит.