Трубки Hydroides elegans, которые скапливались на поверхности, подвешенные в Перл-Харборе, у острова Оаху, Гавайи, в течение примерно трех недель. Источник: Гавайский университет в Маноа
Большинство морских беспозвоночных, обитающих на дне, таких как губки, кораллы, черви и устрицы, производят крошечных личинок, которые плавают в океане, прежде чем прикрепиться к морскому дну и превратиться в мальков. Предыдущее исследование, проведенное учеными из Гавайского университета (UH) в Школе океанологии и наук о Земле и технологиях Маноа (SOEST), раскрыло тайну того, как плавающие личинки, ответственные за установление морского биообрастания, оседают и претерпевают метаморфозы: определенные бактерии в биопленках являются сигналом того, что они нашли «правильное место».
Недавнее исследование, проведенное Марни Фрекелтон, постдокторантом в Kewalo Marine Lab, подразделении Pacific Biosciences Research Center (PBRC) в SOEST, показало, что углеводная часть сложной молекулы, называемая липополисахаридом, вырабатываемая определенными бактериями, отвечает за индукцию процесса у личинок морских трубчатых червей Hydroides elegans. Результаты опубликованы в журнале Communications Biology.
«Трубчатый червь является доминирующим членом своих бентосных сообществ и представляет собой серьезную проблему для судоходной отрасли, поскольку он покрывает корпуса и винты судов, а также пирсы, сети объектов марикультуры и трубы, по которым охлаждающая морская вода подается на электростанции и промышленные объекты», — сказал Майкл Хэдфилд, старший автор статьи и почетный профессор PBRC.
Бактериальные сообщества, которые первыми и быстро покрывают недавно погруженные поверхности в морях, являются ключевыми детерминантами того, какие химикаты производятся и, следовательно, какие химические сигналы получают морские личинки. Новое исследование является новаторским в своем анализе химикатов на поверхностях определенных видов бактерий биопленки, которые взаимодействуют с рецепторами на поверхности личинок этого глобально распространенного тепловодного трубчатого червя и побуждают их к заселению и трансформации.
«Таким образом, биопленочные бактерии изначально устанавливают, а затем поддерживают сообщества животных и растений на дне океана, привлекая их личинки и споры на эти места», — сказал Фрекелтон. «Исследование дает веские доказательства бактериально-молекулярной основы формирования и поддержания всех бентосных морских сообществ в мировых морях».
Загадки остаются
На протяжении всего своего исследования группа ученых отметила, что многие другие — фактически большинство — виды биопленочных бактерий не вызывают оседания личинок трубчатых червей. И даже среди различных штаммов одних и тех же бактерий, собранных из разных мест обитания, некоторые будут вызывать оседание, а другие — нет.
Исследователи обнаружили, что экстракты углеводной части липополисахаридов сохраняли тот же индуктивный или неиндуктивный эффект. Липополисахариды — невероятно распространенные, но разнообразные бактериальные молекулы, что означает, что они повсюду, но специфичны и могут легко объяснить, как разные организмы оседают в разных местах.
«Заглядывая в будущее, мы заинтересованы в глубоком структурном понимании частей этих молекул, которые вызывают оседание и метаморфоз у морских видов, и как они взаимодействуют в личинках», — сказал Фрекелтон. «Мы также планируем проверить личинки других морских беспозвоночных, таких как кораллы, на наличие закономерностей в их сигналах оседания».
Дополнительная информация: Марни Л. Фрекелтон и др., Сигналы полисахарида бактериальной оболочки оседают и метаморфоз у биообрастающего трубчатого червя Hydroides elegans, Биология коммуникаций (2024). DOI: 10.1038/s42003-024-06585-9
Информация о журнале: Биология коммуникаций
Предоставлено Гавайским университетом в Маноа
