Darmbakterien fördern Anpassung an Umweltveränderungen
Ziel des EU-finanzierten Projekts ANSWER (Adaptation to cyanobacteria through the symbiotic microbiota in the waterflea Daphnia) war es, die Rolle der Darmflora bei der Anpassung an Umweltstress und –veränderungen zu untersuchen. Hierzu wurde am Modellsystem des Wasserflohs Daphnia untersucht, wie er sich an toxische Algenblüten anpasst. Eutrophierung und Klimawandel haben dazu beigetragen, dass sich weltweit toxische Cyanobakterien (Blaualgen) in Seen, Teichen und Stauseen vermehren. Da sie starke Toxine im Wasser freisetzen, stellen sie für Tierbestände und menschliche Gesundheit ein hohes Risiko dar. Die Forschung beschäftigt sich nun näher mit Resistenzen gegenüber toxischen Cyanobakterien, um zu prognostizieren, wie aquatische Organismen auf solche Störungen reagieren und wie schädliche Algenblüten (harmful algal blooms, HAB) verhindert oder bekämpft werden können. Besonders wichtig ist dies für Zooplankton, der für die Nahrungspyramide in Binnengewässern eine Schlüsselrolle spielt und auch im Kampf gegen Cyanobakterienblüten (cyanoHAB) von Bedeutung sein könnte. Vergleiche keimfreier und konventioneller Daphnia bei unterschiedlicher Nährstoffgrundlage zeigten, dass die Fitness von Daphnia wesentlich von der Art der Mikrobiota abhängt. Die Art der beidseitigen Interaktion stand dabei mit der Nährstoffverfügbarkeit in Zusammenhang, auch fördert das Genotyp-abhängige Mikrobiom Resistenzen bei Daphnia gegen toxische Cyanobakterien. Nun wird vermutet, dass Darmmikroben resistenter gegenüber Cyanobakterien werden, wenn eine vorherige Exposition erfolgte. Analysen des Darmmikrobioms mit der NGS-Methode 16S rDNA (Sequenzierungsverfahren der nächsten Generation) ergaben, dass die Resistenzbildung mit Veränderungen der mikrobiellen Struktur einhergeht. Dabei erhöht sich signifikant der Anteil an Taxa, die am Verdau von Cyanobakterien und der Entgiftung cyanobakterieller Toxine beteiligt sind. ANSWER legt nahe, dass Darmmikroben an der Resistenzbildung von Daphnia gegen Cyanobakterien beteiligt sind und somit die Anpassung an cyanoHABs beeinflussen. Darmmikroben können also eine wichtige Rolle bei der Koevolution von toxischen Cyanobakterien und Organismen spielen, die diese aufnehmen, und damit wesentlich die Reaktion von Süßwassersystemen auf die Erderwärmung steuern.
Schlüsselbegriffe
Darmmikrobiota, Anpassung, Umgebungsveränderung, Cyanobakterien, Daphnia, cyanoHABs
