Vzorky rostlinného extraktu z jetele dostaly počáteční směs dvou kmenů bakterie Ensifer meliloti fixující dusík, aby zjistily, co se stane s bakteriemi, když jsou spojeny se stejným hostitelem po více generací. Zápočet: Bill Cole
Idan COVID-19 A potřeba neustále si umýt ruce a čistit věci přinesla bakteriím novou úroveň testování, zejména kvůli jejich dopadu na lidské zdraví.
Zatímco asociace mezi bakteriemi a jejich hostiteli, od těch prospěšných – myslíte si probiotika v jogurtu – po škůdce – jako jsou viry šířené kontaktem – jsou již dlouho známy, o vývoji bakterií a o tom, jak jejich vývoj ovlivňuje jejich zdraví, je známo jen málo. Hostitelé.
Nyní vědci z University of Toronto a University of Illinois v Urbana-Champaign zjistili, že jak se bakterie vyvíjejí a přizpůsobují svým jedinečným hostitelům, stávají se méně prospěšnými pro hostitele jiných genotypů.
Vzorky rostlinného extraktu z jetele dostaly počáteční směs dvou kmenů bakterie Ensifer meliloti fixující dusík, aby zjistily, co se stane s bakteriemi, když jsou spojeny se stejným hostitelem po více generací. Zápočet: Bill Cole
Zjištění ukazují, že pravděpodobně neexistuje jediný univerzálně zdravý mikrobiom. Místo toho mohou transplantované bakterie potřebovat čas, aby se přizpůsobily novému hostiteli, než budou prospěšné.
„Existuje převládající myšlenka, že„ přežití nejschopnějších “znamená, že lidé by měli těžit z výhod, které mají ostatní, aniž by reagovali,“ říká Megan Frederickson, docentka na katedře ekologie a evoluční biologie na univerzitě v Torontu a hlavní autorka studie publikované v Věda. „Zjistili jsme, že se bakterie postupem času lépe přizpůsobily svým hostitelům díky rozvoji užší a menší spolupráce.“
Vědci pod vedením Fredericksona a hlavní autorky Rebeccy Batestonové, absolventky Fredricksonovy laboratoře a nyní postdoktorandky na University of Illinois v Urbana-Champagne, se rozhodli zjistit, co se stane s bakteriemi, když jsou spojeny se stejným hostitelem v několika generacích tohoto hostitele.
Jejich prvním krokem bylo pěstovat několik stovek exemplářů jetelovitých rostlin ve skleníku a dát počáteční směs dvou kmenů bakterie Ensifer meliloti fixující dusík. Poté znovu zasadili nová semena do stejných nádob a postup opakovali celkem pět generací rostlin.
Po roce ve skleníku vědci vypěstovali novou skupinu rostlin a testovali na nich bakterie, které se vyvinuly, smícháním a párováním různých bakterií a různých hostitelů. Porovnávali, jak moc rostliny rostly a kolik asociací vytvořily, když dostaly původní bakterie nebo se vyvinuly, a kdy dostaly bakterie, které se vyvinuly na různých hostitelích.
Nakonec vědci sekvenovali celý genom původních bakterií a vyvinuli se, aby zjistili, jak se geneticky liší.
„Když jsme hostitelům vrátili bakterie od začátku a do konce experimentu, zjistili jsme, že se jim daří nejlépe se stejnými hostiteli, u kterých se vyvinuli, což naznačuje jejich vhodnost pro místního hostitele,“ řekl Batston. „Odvozené bakterie byly prospěšnější, když se svým hostitelem sdílely evoluční historii.“
Vědci tvrdí, že zjištění naznačují, že evoluce může upřednostňovat spolupráci a že vědci by mohli využít experimentální evoluci v laboratoři k vytvoření bakterií, které svým hostitelům poskytují více výhod.
“Když rostliny nebo dokonce zvířata přicházejí do nového prostředí, možná jako invazivní druhy nebo proto, že reagují na měnící se klima, mohou být bakterie, se kterými se setkávají, zpočátku špatnými partnery. Tyto bakterie se však mohou rychle přizpůsobit a vytvořit příznivější vztah,” uvedl Frederickson.
Odkaz: „Experimentální evoluce zvyšuje součinnost bakterií s jejich místním genotypem“ autorky Rebecca T. Batston, Anna M. O’Brien, Tia L. Harrison a Megan A. Frederickson, 23. října 2020, Věda.
DOI: 10.1126 / science.abb7222
Studii podpořila Rada přírodních věd a inženýrství Kanady a University of Toronto.