Синэкология. Взаимодействие микроорганизмов с простейшими и беспозвоночными Лекция № 9 по дисциплине «Экология микроорганизмов»
План лекции: n n n Симбионты простейших Симбионты погонофор, червей, моллюсков, губок Симбиотические светящиеся бактерии
Симбионты простейших
Взаимоотношения с амёбами по типу «хищник–жертва» o Amoeba proteus питается бактериями и детритом. Пища переваривается в пищеварительных вакуолях под действием ферментов лизосом. Растворенные питательные вещества поступают в цитоплазму, а непереваренные остатки удаляются из клетки. o У Amoeba proteus палочковидные бактерии расположены в вакуолях, различные клоны амебы могут быть снабжены симбионтами или лишены их. Американский ученый К. Джон сообщил о превращении бактерий, патогенных для этой амебы, в безвредных симбионтов.
Облигатный симбиоз в паре «бактерия – простейшее» n n Pelomyxa palusrtis n В цитоплазме простейшего Pelomyxa palusrtis бактерии расположены вокруг ядра в вакуолях, формирующих единую систему лакун и трубочек; предположительно выполняют функции митохондрий; У Critidia culicus эндосимбионты описаны как «биполярные тела» ; каждая клетка содержит одну бактерию с редуцированной клеточной стенкой, окруженную двойной мембраной. Симбионты образуют фермент уропорфириноген-1 -синтетазу, вовлеченную в синтез гемина. В клетках анаэробных простейших установлен симбиоз с метаногенными архебактериями: последние ассоциированы с гидрогеносомами и используют образующиеся там H 2 и ацетат в своем метаболизме.
Бактерии в трехкомпонентной симбиотической системе Coptotermes formosanus Pseudotrichonympha grassi «phylotype Cf. Pt 1 -2»
Бактерии в трехкомпонентной симбиотической системе Система симбиотических взаимоотношений внутри клетки жгутиконосца Pseudotrichonympha Grassi, живущего в кишечнике термита Coptotermes formosanus Наружный контур – просвет заднего отдела кишечника термита; голубой овал – клетка жгутиконосца; желтым цветом показана симбиотическая бактерия.
Эндосимбиотические цианобактерии Жгутиконосец Cyanophora Корненожка Paulinella
Симбионты инфузорий Парамеция Блефаризма Подофрия Эвплотес Инфузория-трубач
Бактерии – паразиты простейших n n Бактерия Holospora obtusa – внутриядерный паразит инфузории Paramecium caudatum Вегетативные клетки длиной 1, 5 -2 мкм находятся в макронуклеусе; делятся перетяжкой; достигают сотен копий (б) Некоторые из них превращаются в споры (а) – неделящиеся поляризованные клетки длиной 1518 мкм, которые поступают во внешнюю среду и заражают новые инфузории Зараженные инфузории нормально делятся, но теряют способность вступать в половой процесс
Паразитизм в тройственной системе n n n Клетки простейшего Paramecium aurelia могут содержать или не содержать паразитическую бактерию Caedibacter (a) Если встретятся инфузория с такими симбионтами и инфузория, их лишенная, то последняя этими симбионтами либо будет заражена, либо убита. Это зависит от состояния клеток бактерий, вышедших в среду и заглоченных незараженной инфузорией. Если это обычные вегетативные клетки бактерии, инфузория будет заражена, но она погибнет, если в этих бактериях активировались гены находящегося в них вирусного генома. Тогда бактерии перестают делиться, в них обнаруживаются вирусные частицы и крупные, преломляющие свет R-тела. Часть популяции Сaedibacter всегда содержит так называемые R-тела (б) – скрученные белковые ленты, образуемые под контролем генов бактериофага. Для бактерий такая индукция летальна Если простейшее заглатывает бактерию с Rтелами, то в ее лизосоме лента раскручивается, протыкает мембрану и вызывает излитие содержимого лизосомы в цитоплазму. Следствие – гибель простейшего Если простейшее уже содержит эти бактерии, оно нечувствительно к такой инфекции
Симбионты погонофор, червей, моллюсков и губок
Схема строения погонофоры Riftia pachyptila Погонофора – автотрофное животное, существующее за счет бактерий - хемосинтетиков. Пищеварительный тракт у этого животного полностью отсутствует и обмен веществами с внешней средой осуществляется непосредственно через эпидермис. 1 - органическая трубка, окружающая тело животного; 2 – щупальце; 3 – трофосома, наполненная бактериями-симбионтами; 4 – опистосома (копающий орган) В составе трофосомы клеткибактериоциты с плотно упакованными метаноокисляющими или сероводородокисляющими бактериями
Для бактериальных симбионтов погонофор характерен горизонтальный перенос n У погонофор, синтезированные бактериями вещества составляют единственный источник пищи животного. n Питание животного обеспечивается процессами, проходящими в трофосоме особом органе, включающем клетки бактериоциты, содержащие плотно упакованные клетки бактерий, концентрация которых достигает 3, 7 * 109 на 1 г ткани. В воде источника содержится сероводород, который и окисляют находящиеся в бактериоцитах бактерии. Трофосома имеет развитую систему сосудов. n n В местах выхода метана обитают представители другой группы погонофор, в трофосоме которых поселяются метанокисляющие бактерии.
Симбиоз между червями и бактериями n n n Olavius algarvensis У морского малощетинкового червя Olavius algarvensis него нет органов питания: рта, кишки, нефридий Функции питания и утилизации «отходов» выполняют 4 вида бактерийсимбионтов симбионты являются серо-окисляющими и сульфат-редуцирующими бактериями, способными к фиксации углерода, что обеспечивает организм хозяина питанием n Корабельный червь Teredo Корабельного червя Bankia setacea Симбиотические бактерии имеет корабельный червь Teredo, питающийся преимущественно целлюлозой. n У корабельного червя Bankia setacea эндосимбиотические грамотрицательные бактерии живут в мицетоцитах, находящихся в жабрах.
Взаимодействие с моллюсками Удачный симбиоз позволяет моллюску Calyptogena magnifica, обитающему вблизи гидротермальных источников на дне океана, достигать весьма крупных размеров в условиях, где ни одно животное не способно выжить без помощи автотрофных бактерий. Calyptogena magnifica Симбиоз моллюска Calyptogena magnifica. Голубой - ткани животного, желтый эндосимбиотические бактерии, оранжевый – сосудистая жидкость. Толстые стрелки представляют кровоток. Тонкие стрелки представляют распространение, химические реакции.
Взаимодействие с моллюсками Моллюск тридакна Пример симбиоза животного с фотосинтезирующими одноклеточными представляет моллюск тридакна. Мантия моллюска набита водорослями зооксантеллами. Причем их так много, что моллюск не может затащить мантию внутрь. Водоросли занимаются фотосинтезом, а моллюск обеспеспечивает их безопасность. Частыми симбионтами моллюсков являются Vibrio vulnificus. Aeromonas hydrophila обычно распространяется через зараженную воду, но может передаваться и через пищу. Бактериями A. hydrophilia бывают довольно часто заражены морепродукты (рыба, ракообразные, моллюски). Aeromonas hydrophila
Взаимодействие с губками ГУБКИ - конгломераты, включающие в себя более сотни симбиотических организмов. Симбионты губок принадлежащих к 14 типам бактерий, 2 типам архебактерий и нескольким видам эукариот Набор симбионтов разных видов губок из разных частей света оказался очень сходным – это означает, что губки приобрели своих симбионтов в самом начале эволюционного пути Возможен вертикальный перенос: в сперматозоидах и в личинках губок обнаружены симбиотические бактерии
Симбиотические светящиеся бактерии
Взаимодействие светящихся бактерий с рыбами Еще один вид симбиоза представлен светящимися бактериями. Свечение обусловлено работой бактериального фермента люциферазы. Ген, кодирующий этот фермент, выделен и используется в научных исследованиях. Для протекания процесса необходимо наличие кислорода. Vibrio fischeri Культура Vibrio fischeri в их собственном свете
Взаимодействие светящихся бактерий с рыбами Светящиеся бактерии могут входить в симбиотические системы иного характера, не связанные с пищеварением и иногда высокоспециализированные. Cвечение рыбы-маячка Photoblepharon, обусловлено тем, что в их светящихся органах живут симбиотические бактерии. Две яркие «фары» на нижней челюсти рыбы Monocentris japonica, заселенные V. fischeri, помогают ей охотиться в темноте. Monocentris japonica Рыба-маячок Photoblepharon palpebratus
Симбиотические светящиеся бактерии Глубоководная каракатица Медуза Бактериофотофор ( по Гительон и др. 1984). : 1 – экранирующая ткань; 2 - соединительная ткань; 3 – светоотражающая ткань; 4 – полость фотофора, содержащая слущившиеся эпителиальные клетки и бактерии; 5 – выводной проток фотофора; 6 – светопроводящая ткань; 7 – светофокусирующая и светофильтрующая ткань; 8 – капиллярная сеть в складках эпителия; 9 – бактерии в световых трубках; 10 – выстилающий световые трубки эпителий; 11 – артерия; 12 – вена
Взаимодействие светящихся бактерий с рыбами У глубоководных рыб люминесценция служит главным образом для освещения и приманки добычи. Глубоководный удильщик отличается наличием отростка на голове, на конце которого располагается мешочек со светящимися бактериями. Он выполняет роль приманки для других глубоководных рыб У рыб-топориков фотофоры разбросаны по всему телу, а два самых крупных из них, подковообразных, располагаются подглазами, освещая пространство на полметра вперед. Глубоководный удильщик Ceratioidei Рыбы-топорики Sternoptychidae
Симбиотические светящиеся бактерии Кальмар Euprymna scolopes формирует специфический симбиоз со светящимися бактериями Vibrio fischeri для отпугивания хищников. Кальмар способен регулировать силу свечения.
На берег Японии прибоем выбросило тысячи светящихся медуз. Обычно они обитают на больших глубинах, но во время размножения поднимаются в верхние слои океана и их часто их выбрасывает на берег.
Скачать презентацию Синэкология Взаимодействие микроорганизмов с простейшими и беспозвоночными Лекция
Лекция 9 ЭМ.ppt