Een parasiet die zich niet alleen voedt met zijn gastheer, maar de gastheer ook zijn eigen stofwisseling en daarmee de biologie laat veranderen:NIOZ-microbiologen Su Ding en Joshua Hamm, Nicole Bale, Jaap Damsté en Anja Spang hebben dit voor het eerst aangetoond in een specifiek onderzoek. groep parasitaire microben genaamd DPANN archaea. Hun onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications , laat zien dat deze archaea erg 'kieskeurige eters' zijn, wat hun gastheren ertoe zou kunnen aanzetten het menu te veranderen.

Archaea is een aparte groep microben, vergelijkbaar met bacteriën. Het team van NIOZ-microbiologen onderzoekt DPANN-archaea, die bijzonder kleine cellen en relatief weinig genetisch materiaal hebben. De DPANN archaea vormen ongeveer de helft van alle bekende archaea en zijn voor hun levensonderhoud afhankelijk van andere microben:ze hechten zich aan hun gastheer en nemen daaruit lipiden als bouwmateriaal voor hun membraan, hun eigen buitenlaag.

Tot nu toe werd gedacht dat deze parasitaire archaea gewoon alle soorten lipiden van hun gastheer eten om hun membraan te construeren. Maar voor het eerst konden Ding en Hamm aantonen dat de parasitaire archaeon Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus niet alle lipiden bevat die zijn gastheer Halorubrum lacusprofundi bevat, maar slechts een selectie ervan. "Met andere woorden:Ca. N. antarcticus is een kieskeurige eter", besluit Hamm.

Archaea zijn eencellige organismen waarvan lang werd aangenomen dat ze een specifieke groep bacteriën waren. Net als bacteriën hebben ze geen kern met DNA of andere organellen in hun cellen. Vanaf de jaren zeventig beschouwen microbiologen de archaea-bacteriën echter niet langer als een apart domein voor alle levensvormen. Dus nu hebben we archaea, bacteriën en eukaryoten, waarbij de laatste alle dieren en planten omvat, die een kern met genetisch materiaal in hun cellen hebben.

Door de lipiden in de gastheer met of zonder hun parasieten te analyseren, konden Ding en Hamm ook aantonen dat de gastheer reageert op de aanwezigheid van hun parasieten. De gastheren veranderen hun membraan, niet alleen welke soorten lipiden en de hoeveelheden van elk type die worden gebruikt, maar passen ook de lipiden aan om de manier waarop ze zich gedragen te veranderen.

Het resultaat is een verhoogde stofwisseling en een flexibeler membraan waar de parasiet ook moeilijker doorheen kan komen. Dat zou wel eens gevolgen kunnen hebben voor de gastheer, legt Hamm uit. "Als het membraan van de gastheer verandert, kan dit een impact hebben op hoe deze gastheren kunnen reageren op veranderingen in de omgeving, bijvoorbeeld in temperatuur of zuurgraad."

De gamechanger in dit microbiologisch onderzoek was het ontwerp van een nieuwe analysetechniek door Su Ding van het NIOZ. Om lipiden te analyseren moest je tot nu toe weten naar welke lipidengroepen je zocht en je daarop richten in de analyse. Ding ontwierp een nieuwe techniek waarbij hij naar alle lipiden tegelijk kan kijken, ook degene die je nog niet kent. "We zouden de veranderingen in de lipiden waarschijnlijk niet hebben kunnen zien als we een klassieke aanpak hadden gebruikt, maar de nieuwe aanpak maakte het eenvoudig", zegt Hamm.

De microbiologen zijn erg enthousiast over deze nieuwe bevindingen. "Het werpt niet alleen een eerste licht op de interacties tussen verschillende archaea; het geeft een totaal nieuw inzicht in de fundamenten van de microbiële ecologie", zegt Hamm.

“Vooral omdat we nu hebben aangetoond dat deze parasitaire microben het metabolisme van andere microben kunnen beïnvloeden, wat op zijn beurt de manier waarop zij op hun omgeving kunnen reageren kan veranderen. Toekomstig werk is nodig om te bepalen in welke mate dit de stabiliteit van de microben kan beïnvloeden.” gemeenschap in veranderende omstandigheden."

Meer informatie: Su Ding et al., Selectieve rekrutering van lipiden door een archaeale DPANN-symbiont van zijn gastheer, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47750-2

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee