Обманчивая простота: микроскопические морские животные живут в сложном симбиозе с бактериями

Trichoplax — одно из простейших животных, похожее на бесформенную каплю. Учёные из Института морской микробиологии Макса Планка (Бремен, Германия), Гавайского университета и Университета штата Северная Каролина обнаружили, что Trichoplax не так прост, как кажется. Он живёт в необычайно сложном симбиозе с высокоспециализированными бактериями.

Trichoplax обитает в тёплых прибрежных водах по всему миру, питаясь микроскопическими водорослями на песке и камнях. Он также встречается почти в любом морском аквариуме с кораллами. Вместе с губками и медузами он относится к одной из самых базальных линий животного царства. Диаметром всего около половины миллиметра, это животное не имеет ни рта, ни каких-либо органов и состоит всего из шести различных типов клеток.

Простота обманчива

Первое наблюдение бактерий в Trichoplax было почти 50 лет назад, но детально их изучили только сейчас с помощью секвенирования геномов и высокоразрешающей микроскопии. Несмотря на простоту, Trichoplax содержит в своих клетках два очень разных и необычных бактериальных симбионта. Каждый симбионт является клеточно-специфичным и живёт только в одном типе клеток хозяина.

Grellia — первый известный симбионт, живущий в эндоплазматическом ретикулуме

Один симбионт, названный Grellia в честь зоолога Карла Грелла, живёт внутри эндоплазматического ретикулума (ЭР) Trichoplax. Это первый известный симбионт, постоянно обитающий в ЭР животного. Трёхмерное моделирование и электронная микроскопия подтвердили его локализацию внутри ЭР, а не имитацию его структуры, как делают паразиты. Интересно, что Grellia, хотя и родственен паразитам, не вредит Trichoplax: он не использует гены, позволяющие красть энергию у хозяина.

Ruthmannia — визуализация «микробной тёмной материи»

Второй симбионт, Ruthmannia, принадлежит к недавно открытой группе Margulisbacteria. До этого исследования Margulisbacteria были частью «микробной тёмной материи» — организмов, обнаруженных с помощью секвенирования, но не культивируемых в лаборатории. Учёные впервые получили изображения представителя этой группы. Ruthmannia обитает в клетках, которые Trichoplax использует для переваривания водорослей. По-видимому, он потребляет только жиры и другие липиды из водорослей, оставляя остальное хозяину, а взамен может снабжать Trichoplax витаминами и аминокислотами.

Что дальше?

В этом исследовании учёные сосредоточились на симбионтах одного вида Trichoplax. Однако описано как минимум ещё 20 видов, и первые данные указывают, что у каждого вида-хозяина есть свой, очень специфичный набор симбионтов. Учёные планируют изучить это замечательное разнообразие и его эволюцию.

Исследование опубликовано в журнале Nature Microbiology.