Skip to main content
European Commission logo print header

Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change

Article Category

Article available in the following languages:

Interakcje gospodarz–mikrobiom a patogeny

Organizmy wodne coraz częściej zapadają na różne choroby, czego prawdopodobną przyczyną jest zmiana klimatu i eutrofizacja. Wskazówki dotyczące powstrzymania utraty tych kluczowych zasobów na naszej planecie być może uda nam się znaleźć na podstawie obserwacji interakcji gospodarz–mikrobiom – takie interakcje pomagają organizmom zachować zdrowie, ale mogą także spowodować pojawienie się patogenów.

Żywność i zasoby naturalne icon Żywność i zasoby naturalne

Wzrasta zachorowalność organizmów wodnych na różne choroby. Dotyczy to kilku kluczowych grup zwierząt, w tym ssaków i koralowców. Nagłe zniknięcie niegdyś powszechnie występujących gatunków, np. słuchotki kalifornijskiej czarnej (ślimaka morskiego z gatunku Haliotis cracherodii) lub ostryżycy amerykańskiej (małża z gatunku Crassostrea virginica) wskazuje na naruszoną równowagę systemu lub pojawienie się patogenu, albo wystąpienie obu zjawisk jednocześnie. Stresorami mogą być: eutrofizacja (spowodowana zrzutami ścieków, w tym ścieków rolniczych), rosnąca temperatura globalna (w wyniku zmiany klimatu), zanieczyszczenie, inwazja nowych lub egzotycznych gatunków oraz niszczenie siedlisk przybrzeżnych. Niestety brakuje danych na temat powiązań między tymi stresorami a zdrowiem organizmów morskich. Jednak istnieje coraz więcej dowodów łączących choroby z różnorodnością mikrobiomu organizmów. Mikroflora wpływa na organizm gospodarza i przyczynia się do poprawy jego kondycji i zdrowia. Z kolei naruszenie równowagi pomiędzy gospodarzem a kolonizującą go mikroflorą wydaje się sprzyjać chorobom.

Badanie powiązań

Finansowany przez UE projekt MICROCHANGE (Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change), realizowany przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, został poświęcony badaniom ukwiału z gatunku Nematostella vectensis jako gospodarza oraz współżyjących z nim mikroorganizmów, w szczególności rodzaju bakterii zwanych przecinkowcami. Przecinkowce to patogeny dla zwierząt akwakultury, np. krabów i krewetek. Niektóre szczepy mogą także powodować poważne choroby u ludzi, takie jak zapalenie żołądka i jelit. Co więcej, 50 % patogenów dla koralowców należy do rodziny Vibrionaceae (do której należą przecinkowce). Mimo że przecinkowce żyją tak naprawdę w symbiozie z różnymi gospodarzami z grupy kręgowców i bezkręgowców – np. rybami, ukwiałami, gąbkami, mięczakami i zooplanktonem – istnieją dowody wskazujące na to, że w określonych warunkach mogą stać się patogenami. Dla zespołu projektu MICROCHANGE ukwiał z gatunku Nematostella vectensis był modelowym organizmem do badań ze względu na jego powszechne występowanie w wodach przybrzeżnych Europy oraz łatwość, z jaką można go poddawać testom w laboratorium. Naukowcom udało się także wyizolować z tego ukwiału przecinkowce. Po określeniu struktury populacji przecinkowców w środowisku naturalnym zespół projektu MICROCHANGE przeprowadził eksperymenty laboratoryjne, aby przetestować stabilność relacji gospodarz–mikrobiom w warunkach występowania różnych stresorów środowiskowych. W celu przetestowania efektów stresu żywieniowego naukowcy posłużyli się słodkowodnym stułbiopławem z gatunku stułbia pospolita, Hydra vulgaris, którego komórki nabłonkowe pokryte są wieloma bogatymi w węgiel warstwami, co tworzy idealne siedlisko dla prostego, ale niezbędnego mikrobiomu. Po umieszczeniu organizmów w środowiskach bogatych w składniki odżywcze naukowcy prześledzili zmiany w składzie ich mikrobiomu (wykorzystując wysokoprzepustowe sekwencjonowanie genu 16S rRNA w technologii Illumina) i zmiany w ich gęstości (wykorzystując technikę posiewu). „Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że gęstość populacji mikroorganizmów jest kluczowym wskaźnikiem zdrowia gospodarza oraz że stres żywieniowy wpływa na zmiany w mikrobiomie, które można powiązać z pogorszeniem się stanu zdrowia gospodarza”, mówi dr Peter Deines, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie”. Wyniki badań projektu MICROCHANGE sugerują, że zmiana warunków środowiskowych może doprowadzić do dysbiozy, czyli stanu, w którym spada zdolność mikrobiomu do zwalczania chorób, co może potencjalnie prowadzić do pojawienia się patogenów.

Utrzymanie wysokich unijnych standardów dotyczących żywności i środowiska

Choroby organizmów morskich mają bezpośredni wpływ na ludzi, nie tylko z powodu większego zagrożenia dla zdrowia, ale także ze względu na koszty gospodarcze i społeczne związane z wydajnością zniszczonych ekosystemów. Lepsze zrozumienie procesów związanych ze zdrowiem mikrobiomów i pojawianiem się patogenów może być pomocne w opracowaniu strategii dotyczących gospodarki wodnej i zarządzania ekosystemami, uwzględniających odporność na zmianę klimatu. „Nie trzeba daleko szukać, by zaobserwować powiązania między zmianami w środowisku a wzrostem zachorowań. Na przykład nienaturalnie wysokie temperatury w Morzu Bałtyckim zbiegły się w czasie z niespotykaną częstością występowania zakażeń przecinkowcami. Zrozumienie tych powiązań jest istotne dla realizacji wizji sieci EuroMarine, wyrażonej hasłem »niebieska nauka dla niebieskiego wzrostu«”, mówi prof. Thomas Bosch, koordynator projektu.

Słowa kluczowe

MICROCHANGE, mikrobiom, patogen, wodny, morski, choroba, gospodarz, ukwiał, przecinkowce, organizm, stresor

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania