Губки активно реагируют на изменения в микробиоме, меняя экспрессию генов

Новое исследование на модели Lendenfeldia chondrodes показало, что губки — одни из древнейших многоклеточных организмов на Земле — обладают молекулярными механизмами для активного ответа на изменения в составе своего микробиома. Работа, опубликованная в Molecular Biology and Evolution, указывает на глубокие эволюционные корни взаимодействия между хозяином и его микробным сообществом.

Реакция на нарушение симбиоза

Губка Lendenfeldia chondrodes обладает микробиомом, в котором доминируют фотосинтезирующие цианобактерии. В эксперименте потеря этих симбионтов (например, из-за затенения) вызвала резкие изменения:

• Исходно синие губки с листовидной формой роста превратились в белые нитевидные морфотипы.
• Изменилась их микроанатомия.

Молекулярные механизмы ответа

С помощью транскриптомного анализа впервые доказано, что морфологические изменения сопровождаются обширной перестройкой регуляции генов:

• Изменилась активность генов, связанных с иммунным ответом и развитием.
• Это указывает, что губки способны воспринимать изменения в микробиоме и активно на них реагировать, запуская процессы развития.

Учёные предполагают, что губки в условиях затенения меняют метаболизм, чтобы компенсировать нехватку углеродных соединений от симбионтов.

«Наши результаты подчёркивают важность микробиома для питания и развития животных в целом и указывают на глубокую общую эволюционную историю животных и их бактериальных партнёров», — отмечает ведущий автор работы Серхио Варгас.

Исследование подтверждает, что способность к взаимодействию с микробиомом, опосредованная специфическими белками, развилась у животных на очень ранних этапах эволюции — более 600 миллионов лет назад.