Ίσως έχετε ακούσει ότι η βιολογία είναι η «επιστήμη των εξαιρέσεων» και αυτή η ιστορία που προέρχεται από τα κακά της πολικής αρκούδας είναι ένα ακόμη παράδειγμα αυτού του ρητού. Είναι μια ιστορία του βακτήρια που σχετίζονται με τον ξενιστή που έχουν εξελιχθεί για να επιστρέψουν στο περιβάλλον. Αυτή η ανακάλυψη είναι αντίθετη με αυτό που παρατηρείται για πολλά βακτήρια: την εξέλιξη των βακτηρίων που σχετίζονται με τον ξενιστή ξεκίνησε με ελεύθερα μικρόβια.
Ο κύριος χαρακτήρας αυτής της ιστορίας; Psychrobacter.
Μερικοί το προτιμούν καυτό. Σε κάποιους αρέσει το Κρύο.
Η Daphne Welter, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Το εργαστήριο της Ruth Ley στο Ινστιτούτο Αναπτυξιακής Βιολογίας Max Planck, ξεκίνησε αυτή τη μελέτη εξετάζοντας 24 φυσικά χαρακτηριστικά (για παράδειγμα, προτιμήσεις θερμοκρασίας και αλατότητας) 85 στελεχών Psychrobacter.
Με βάση τα χαρακτηριστικά τους, η ομάδα χώρισε τα στελέχη σε δύο τύπους Psychrobacter: αυτά που μπορούν να αναπτυχθούν μεταξύ 4°C και 37°C και αυτά που μπορούσαν να αναπτυχθούν μόνο μεταξύ 4°C και 25°C. Η πρώτη ομάδα, την οποία η ομάδα ονόμασε «ευέλικτο οικοτύπο» περιλαμβάνει θερμοκρασίες από το περιβάλλον και τους ξενιστές θηλαστικών, ενώ η δεύτερη ομάδα, ή ο «περιορισμένος οικοτύπος» θα μπορούσε να αναπτυχθεί μόνο σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος που δεν φιλοξενούν.
Τώρα που η ομάδα είχε καταλάβει τα φυσικά χαρακτηριστικά αυτών των στελεχών, κοίταξε λίγο πιο βαθιά και επιθεώρησε τα γονιδιώματά τους. Τα εύκαμπτα στελέχη οικότυπου είχαν μικρά γονιδιώματα, περιείχαν περισσότερα τρανσποζόνια και ήταν πιο πιθανό να είναι ανθεκτικά στα χολικά άλατα. Όσον αφορά την εξελικτική συσχέτιση, τα εύκαμπτα στελέχη οικοτύπου είναι διάσπαρτα στα περιορισμένα στελέχη οικοτύπου, υποδηλώνοντας ότι τα εύκαμπτα στελέχη οικοτύπου είτε επαναπροσαρμόζονται στους ζωικούς ξενιστές είτε ότι μόλις διατήρησαν αυτά τα γονίδια που σχετίζονται με τον ξενιστή από τα προγονικά τους στελέχη. Οι περιορισμένοι οικότυποι περιέχουν περισσότερο μεταβολισμό λιπιδίων και γονίδια βιοφίλμ, καθώς και γονίδια που εμπλέκονται στην προσαρμογή στο ψυχρό στρες.
Ενώ τα κόπρανα της πολικής αρκούδας περιείχαν τόσο τους εύκαμπτους όσο και τους περιορισμένους οικότυπους του Psychrobacter, μόνο ο εύκαμπτος οικοτύπος μπορούσε να αποικίσει ποντίκια χωρίς μικρόβια.
Το Psychrobacter έχει βρεθεί στο δέρμα και τα έντερα των θαλάσσιων θηλαστικών, στο έντερο και στο λαιμό των πουλιών και των ψαριών, στο θαλασσινό νερό, στον θαλάσσιο πάγο, στα θαλάσσια ιζήματα, στο μόνιμο πάγο και στα κατεψυγμένα τρόφιμα. Ενώ ορισμένα προκαλούν ασθένεια στα θηλαστικά, αυτό είναι σπάνιο.
Η αδερφή του Psychrobacter: Moraxella
Αυτό μας φέρνει σε ένα σύνολο μικροοργανισμών που σχετίζονται στενά με το Psychrobacter: το είδος Moraxella. Με βάση τις αλληλουχίες τους, η Moraxella και το Psychrobacter μοιράζονται έναν κοινό πρόγονο. Φαίνεται ότι το είδος Psychrobacter διακλαδώθηκε από το είδος Moraxella στο φυλογενετικό δέντρο. Το Moraxella, επίσης ένα παθογόνο που συνήθως απομονώνεται από τον βλεννογόνο ιστό του ξενιστή, μπορεί να αναπτυχθεί μόνο στους 37°C.
Αυτή η σύνδεση με τη θερμή στοργική Moraxella είναι περαιτέρω απόδειξη ότι το Psychrobacter ξεκίνησε ως ένα βακτήριο που σχετίζεται με τον ξενιστή που έχει μετατραπεί σε ένα βακτήριο που σχετίζεται με το περιβάλλον.
Από ελεύθερη διαβίωση έως συνδεδεμένη με τον οικοδεσπότη και πίσω
Μια προηγούμενη ανάλυση γονιδιωμάτων που σχετίζονται με διαφορετικά περιβάλλοντα διαπιστώνει ότι τα γονιδιώματα είναι συνήθως εμπλουτισμένα σε γονίδια που απαιτούνται είτε για την επιβίωση στο ζώο ξενιστή ή στο περιβάλλον, αλλά όχι και τα δύο. Τα γονιδιώματα που είναι εξειδικευμένα για θηλαστικά είναι συνήθως ασύμβατα με άλλα περιβάλλοντα. Και, αυτή η μετάβαση είναι που έχει εξηγήσει τις εξειδικευμένες λειτουργίες πολλών βακτηρίων που σχετίζονται με τον ξενιστή. Πολλά βακτήρια που σχετίζονται με το έντερο δεν έχουν επίσης περιβαλλοντικές δεξαμενές, καθώς οι επιλεκτικές πιέσεις μεταξύ του εντέρου και του περιβάλλοντος είναι διαφορετικές μεταξύ τους. αν και υπάρχουν εξαιρέσεις (V. χολέρας και Yersinia enterocoliticaγια παράδειγμα).
Για το Psychrobacter, η ιστορία είναι διαφορετική. Αυτά τα βακτήρια, κάποτε συνδεδεμένα με τον ξενιστή, έχουν αρχίσει να χάνουν μερικά από αυτά τα γονίδια που σχετίζονται με τον ξενιστή, ανοίγοντας χώρο για γονίδια που βοηθούν στην περιβαλλοντική επιβίωση. Αυτή η αντιστάθμιση δημιουργεί είδη που αγαπούν το κρύο, αλλά δεν μπορούν να ευδοκιμήσουν σε θερμοκρασίες σώματος ξενιστή θηλαστικών. Αυτά τα ψυχροβακτηρίδια που αγαπούν το κρύο είναι απλώς ένα άλλο παράδειγμα του πώς η βιολογία είναι γεμάτη αποκλίσεις από τον κανόνα.
Επιλεγμένη εικόνα από το Pixabay.
