Морские слизни используют бактериальную «фабрику оружия» водорослей в трёхстороннем симбиозе
Морской слизень Elysia rufescens питается зелёными водорослями рода Bryopsis. Поедая их, он не только насыщается, но и поглощает токсичные химические вещества для защиты от собственных хищников.
Новое исследование показало, что эти токсины производятся ранее неизвестным видом бактерий, живущих внутри водорослей. Бактерии, названные Candidatus Endobryopsis kahalalidefaciens, настолько зависят от своего хозяина, что не могут выжить самостоятельно. Взамен они направляют около 20% своего метаболизма на производство ядовитых молекул — кахалалидов (около 15 различных соединений). Один из кахалалидов рассматривается как потенциальный противораковый препарат.
Слизень E. rufescens накапливает токсины, создавая химический арсенал, в 10 раз более концентрированный, чем в самих водорослях. При этом он не сохраняет проглоченных бактерий, а переваривает их, оставляя только готовые химические вещества.
Таким образом, формируется трёхсторонний симбиоз:
- Слизень получает пищу и химическую защиту.
- Водоросли получают защиту от поедания.
- Бактерии получают защищённую среду обитания и питательные вещества.
Исследователи из Принстонского университета и Института морских и экологических технологий Университета Мэриленда использовали геномные методы для расшифровки этой связи. Они секвенировали коллективную геномную информацию слизней, водорослей и их микробиомов, а затем с помощью компьютерных алгоритмов определили, какие гены принадлежат какому организму. Это позволило идентифицировать новый вид бактерий и связать его с производством токсинов.
«Последствия этого открытия значительны для нашего понимания того, как бактерии, растения и животные формируют механистические зависимости, когда биологически активные молекулы выходят за рамки исходного производителя и в конечном итоге достигают и приносят пользу сети взаимодействующих партнёров», — сказал старший автор исследования Мохамед Дониа.
Это уже второй пример подобных отношений, обнаруженный командой. Ранее, 1 апреля 2019 года в журнале Nature Microbiology, они описали бактерию, живущую в симбиозе с морскими губками и производящую защитные токсины.
Исследование «A microbial factory for defensive kahalalides in a tripartite marine symbiosis» было опубликовано в журнале Science 14 июня 2019 года.