Невероятный симбиоз глубоководного трубчатого червя

 

Глубоководные трубчатые черви обитают в экстремальных условиях гидротермальных источников и холодных экосистем, где они выживают благодаря симбиозу с сульфидоокисляющими бактериями, живущими внутри их тела. Без пищеварительной системы черви зависят от этих бактерий, которые обитают в органе, называемом трофосомой. Эти бактерии окисляют сульфиды для производства пищи и имеют уникальную систему доставки кислорода, сульфидов и углекислого газа.

Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) впервые расшифровали геном глубоководного бескишечного трубчатого червя и его симбиотических бактерий на хромосомном уровне. Эти бактерии обеспечивают червя питательными веществами, которые они производят из неорганических материалов. Открытие объясняет, как эта пара адаптируется к экстремальным условиям, и создает основу для будущих применений, таких как производство питательных веществ, биоматериалов и контроль микробного роста. Результаты опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.

Совместная исследовательская группа под руководством профессоров Цянь Пейюаня и Цю Цзяньвэня успешно секвенировала и собрала геномы трубчатого червя Paraescarpia echinospica и его симбиотических бактерий. Черви и бактерии были собраны с глубины около 1400 метров в Южно-Китайском море.

Используя геномный, транскриптомный и протеомный анализ, исследователи обнаружили, что бактерии способны использовать различные источники энергии, включая тиосульфат, окись углерода и водород. Эти бактерии производят питательные вещества, включая углеводы, аминокислоты и витамины. Они также развили сложные механизмы, позволяющие обходить иммунную систему хозяина и контролировать свою популяцию. Геном червя, в свою очередь, был адаптирован для симбиоза, кодируя ферменты для переваривания симбионтов и регулируя их популяцию.

Исследователи также выявили быструю эволюцию генов, связанных с транспортом сероводорода и кислорода, врожденным иммунитетом и пищеварением, что способствует адаптации трубчатых червей.

Кроме того, команда проанализировала белки, образующие жесткие хитиновые трубки червей, и обнаружила 35 матричных белков, включая синтазы, которые производят хитиновые микрофибриллы, и белки, обеспечивающие прочность хитинового каркаса.

Это исследование расширяет наши знания о механизмах адаптации в экстремальных глубоководных условиях и способствует сравнительным исследованиям эволюции Lophotrochozoa, группы, включающей червей, моллюсков и других морских беспозвоночных. Открытие открывает новые возможности для применения уникальных ферментов в биосинтезе, производства биоматериалов и разработки стратегий контроля микробного роста.