Inleiding:

Veel dieren, waaronder wormen, dragen gemeenschappen van symbiotische micro-organismen met zich mee, ook wel het microbioom genoemd, die een wisselwerking hebben met de fysiologie, het gedrag en de ecologie van hun gastheer. Deze micro-organismen bieden verschillende voordelen voor de gastheer, zoals hulp bij het verwerven van voedingsstoffen, verdediging tegen ziekteverwekkers en aanpassing aan specifieke omgevingen. Hoewel het belang van het microbioom in individuele gastheren uitgebreid is bestudeerd, blijft het onontdekt om te begrijpen hoe ze gezamenlijk bijdragen aan het algehele succes van de gastheer in verschillende omgevingen.

Experimentele aanpak:

Om te onderzoeken hoe wormgastheren en het bijbehorende microbioom gezamenlijk bijdragen aan aanpassing aan het milieu, hebben we een experiment uitgevoerd met het modelorganisme Caenorhabditis elegans (C. elegans) en zijn bacteriële symbiont Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). We hebben gecontroleerde omgevingen opgezet die twee verschillende habitats simuleerden:de ene bootst een ongerepte omgeving na en de andere lijkt op een vervuilde locatie.

Behandelingen en experimenteel ontwerp:

We hebben vier behandelgroepen opgezet:

1. Host-ongerept: C. elegans gekweekt in de ongerepte omgeving zonder P. aeruginosa

2. Host-vervuild: C. elegans gekweekt in de vervuilde omgeving zonder P. aeruginosa

3. Microbioom-ongerept: P. aeruginosa gekweekt in de ongerepte omgeving zonder C. elegans

4. Microbioom-vervuild: P. aeruginosa gekweekt in de vervuilde omgeving zonder C. elegans

Daarnaast hadden we twee interactiegroepen:

5. Co-cultuur-ongerept: C. elegans en P. aeruginosa werden samen gekweekt in de ongerepte omgeving

6. Co-cultuur-vervuild: C. elegans en P. aeruginosa werden samen gekweekt in de vervuilde omgeving

Gegevensverzameling en -analyse:

Voor elke behandelings- en interactiegroep hebben we verschillende fitnessindicatoren gemeten, waaronder groeisnelheid, levensduur, vruchtbaarheid en stresstolerantie. We hebben ook de bacteriële gemeenschappen geassocieerd met de wormen gekarakteriseerd met behulp van DNA-sequencing. Er werden statistische analyses uitgevoerd om de effecten van gastheer-microbioom-interacties, omgevingsomstandigheden en hun interacties op de fitnessresultaten te bepalen.

Resultaten:

Onze bevindingen onthulden dat de wisselwerking tussen C. elegans-gastheren en het P. aeruginosa-microbioom hun aanpassing aan verschillende omgevingen aanzienlijk beïnvloedde. Wanneer ze samen in de ongerepte omgeving werden gekweekt, vertoonden de gezamenlijk gekweekte wormen een hogere fitheid vergeleken met alleen de gastheer of het microbioom. Deze positieve interactie werd toegeschreven aan een verbeterd gebruik van voedingsstoffen en een betere verdediging tegen specifieke stressoren. In de vervuilde omgeving had de aanwezigheid van P. aeruginosa echter een nadelig effect op de gastheer, wat leidde tot een verminderde fitheid. Bovendien was de samenstelling van het microbioom zelf dynamisch en gevarieerd, afhankelijk van de omgeving en de aanwezigheid van de gastheer.

Conclusie:

Onze experimentele demonstratie onderstreept de diepgaande rol van gastheer-microbioom-interacties bij het bepalen van aanpassing aan het milieu. C. elegans en P. aeruginosa dragen gezamenlijk bij aan fitnessresultaten, afhankelijk van de omgevingscontext. Deze bevindingen dragen bij aan een dieper begrip van de ingewikkelde relaties tussen gastheren en hun microbiële symbionten bij het vormgeven van ecologische aanpassingen.