Gąbki żyjące w głębinach morskich odsłaniają tajemnice ewolucji
Gąbki to fascynujące stworzenia, których historia sięga czasów starożytnych, zamieszkujące rafy, dna mórz i oceanów, a także rzeki na całym świecie. Należą do najbardziej prymitywnych grup zwierząt wciąż zamieszkujących naszą planetę, a być może stanowią także jedne z pierwszych zwierząt, które kiedykolwiek się na niej pojawiły. Gąbki mogą stanowić nawet połowę biomasy raf, mają też różne kształty, kolory i rozmiary – dotychczas rozpoznaliśmy ponad 9 000 gatunków tych wyjątkowych zwierząt. „Gąbki są niezwykle ważnym gatunkiem wchodzącym w skład środowisk morskich”, wyjaśnia koordynatorka projektu DeepSym Ana Riesgo, główna badaczka Muzeum Historii Naturalnej w Zjednoczonym Królestwie. „Odgrywają one ważną rolę w zapewnianiu zdrowia oceanu”. Jedną z kluczowych ról, jaką pełnią gąbki, jest przekształcanie zawieszonych w wodzie składników odżywczych w biomasę – wszystko to dzięki ich zdolności żywienia się przez filtrację. W taki sposób właśnie powstają gąbczaste ciała tych zwierząt, których wielkość może sięgać od kilku centymetrów, aż do ponad 2 metrów. „Gąbki zapewniają schronienie innym zwierzętom, które dzięki nim mogą żyć, chronić się przed drapieżnikami i rozmnażać się, zwiększając w ten sposób różnorodność biologiczną”, zauważa Riesgo.
Symbioza
Projekt DeepSym, realizowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu wypełnienie luk w wiedzy dotyczącej tych często niedostrzeganych i pomijanych zwierząt. W szczególności jego założeniem było lepsze zrozumienie znaczenia symbiotycznych relacji pomiędzy gąbkami i zbiorowiskami mikroorganizmów w wodzie. „Gąbki polegają na zbiorowiskach mikroorganizmów, które są dla nich źródłem pożywienia, zapewniają ich zdrowie oraz ochronę chemiczną”, wyjaśnia stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie” Cristina Diez z Muzeum Historii Naturalnej. „W celu utrzymania konkretnego zbiorowiska mikroorganizmów, gąbki filtrują i wybierają symbionty spośród mikroorganizmów zamieszkujących otaczające je wody – wszystko to dzięki precyzyjnie dostrojonemu układowi odpornościowemu”. Mikrobiomy gąbek są specyficzne dla danego gatunku. To oznacza, że każdy przedstawiciel danego gatunku gąbki posiada podobne zbiorowiska mikroorganizmów, niezależnie od położenia geograficznego. Z kolei dwie gąbki należące do różnych gatunków, które współistnieją w tym samym obszarze, mogą mieć bardzo zróżnicowane mikrobiomy.
Życie w głębinach
Jednym z głównych celów projektu DeepSym było poznanie różnych cech mikrobiomu gąbek. W tym celu Diez skupiła się na składzie mikrobiomu i jego funkcjonalności metabolicznej w przypadku gąbek zamieszkujących głębiny oceanów. „W toku badań udało nam się ustalić, że analizowane przez nas gąbki charakteryzowały się bardzo zbliżonymi mikrobiomami i funkcjonowały w bardzo podobne sposoby”, twierdzi Diez. „Ta sytuacja była stosunkowo nieprzewidywalna – gdy przyjrzymy się bowiem gąbkom zamieszkującym wody płytkie, nawet blisko spokrewnione gatunki charakteryzują się mocno zróżnicowanymi mikrobiomami”. Diaz uważa, że w przypadku gąbek zamieszkujących wody głębokie, duża zbieżność składu i funkcji mikrobiomów jest najprawdopodobniej sposobem przystosowania do życia w głębinach. „Nasze wyniki wskazują na bardzo specyficzną potrzebę fizjologiczną”, dodaje. „Ekstremalne warunki życia doprowadziły do ewolucji spójnego, doskonale dostosowanego mikrobiomu, który zapewnia gąbkom korzyści ekologiczne”. W toku swoich badań zespół projektu DeepSym rzucił nowe światło na to, w jaki sposób zmiany mikrobiomu odzwierciedlają ewolucję gąbki-gospodarza. Analiza tych zmian może pomóc naukowcom określić zmiany w środowisku morskim, a także w jego ekosystemie, które wspomagają gąbki. Co więcej, fakt, że mikroorganizmy zamieszkujące wody głębokie pełnią niespodziewanie zbliżone funkcje w przypadku gatunków gąbek, które zwykle charakteryzują się zróżnicowanymi mikrobiomami, wskazuje na to, że także symbionty nauczyły się przystosowywać do ekstremalnych warunków panujących w głębinach. „Przeprowadzone badania zostaną rozszerzone o nowe gatunki gąbek w kolejnych miejscach”, dodaje Diez.
Słowa kluczowe
DeepSym, gąbki, mikrobiom, mikroorganizmy, ocean, morski, różnorodność biologiczna, ekosystem, symbionty
