Introduktion:
Många djur, inklusive maskar, bär på samhällen av symbiotiska mikroorganismer, kända som mikrobiomet, som interagerar med deras värds fysiologi, beteende och ekologi. Dessa mikroorganismer ger värden olika fördelar, såsom att hjälpa till med näringsinsamling, försvar mot patogener och anpassning till specifika miljöer. Även om betydelsen av mikrobiomet i enskilda värdar har studerats brett, är det fortfarande outforskat att förstå hur de tillsammans bidrar till värdens övergripande framgång i olika miljöer.
Experimentell metod:
För att undersöka hur maskvärdar och deras associerade mikrobiom tillsammans bidrar till miljöanpassning, genomförde vi ett experiment med modellorganismen Caenorhabditis elegans (C. elegans) och dess bakteriella symbiont Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Vi etablerade kontrollerade miljöer som simulerade två distinkta livsmiljöer:en som efterliknar en orörd miljö och den andra som liknar en förorenad plats.
Behandlingar och experimentell design:
Vi sätter upp fyra behandlingsgrupper:
1. Värd-Pristine: C. elegans odlas i den orörda miljön utan P. aeruginosa
2. Värdförorenad: C. elegans odlas i den förorenade miljön utan P. aeruginosa
3. Microbiome-Pristine: P. aeruginosa odlas i den orörda miljön utan C. elegans
4. Mikrobiom-förorenad: P. aeruginosa odlas i den förorenade miljön utan C. elegans
Dessutom hade vi två interaktionsgrupper:
5. Co-Culture-Pristine: C. elegans och P. aeruginosa samodlade i den orörda miljön
6. Samkulturförorenad: C. elegans och P. aeruginosa samodlade i den förorenade miljön
Datainsamling och analys:
För varje behandlings- och interaktionsgrupp mätte vi olika konditionsindikatorer, inklusive tillväxthastighet, livslängd, fruktsamhet och stresstolerans. Vi karakteriserade också bakteriesamhällena som är associerade med maskarna med hjälp av DNA-sekvensering. Statistiska analyser utfördes för att bestämma effekterna av värd-mikrobiom-interaktioner, miljöförhållanden och deras interaktioner på konditionsresultaten.
Resultat:
Våra fynd avslöjade att samspelet mellan C. elegans-värdar och P. aeruginosa-mikrobiom signifikant påverkade deras anpassning till olika miljöer. När de odlades tillsammans i den orörda miljön uppvisade de samodlade maskarna högre kondition jämfört med enbart värd eller mikrobiom. Denna positiva interaktion tillskrevs förbättrat näringsutnyttjande och förbättrat försvar mot specifika stressorer. Men i den förorenade miljön hade närvaron av P. aeruginosa en skadlig effekt på värden, vilket ledde till nedsatt kondition. Dessutom var själva mikrobiomets sammansättning dynamisk och varierande beroende på miljön och värdnärvaron.
Slutsats:
Vår experimentella demonstration understryker den djupgående rollen av värd-mikrobiom-interaktioner för att bestämma miljöanpassning. C. elegans och P. aeruginosa bidrar tillsammans till konditionsresultat beroende på miljökontexten. Dessa fynd bidrar till en djupare förståelse av de intrikata relationerna mellan värdar och deras mikrobiella symbionter i att forma ekologiska anpassningar
