Bodenpilze dienen als bakterielle Autobahnen und Dating-Dienste - Die Wissenschaften - 2020

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Anonim

Pilze geben der bakteriellen Evolution einen Tritt in die Hose

Bakterien sind im Dreck nicht leicht zu finden. Diejenigen, die sich bewegen können, sind auf Wasser angewiesen, in dem sie schwimmen können, aber der Boden ist voll von Lufteinschlüssen und trockenen Partikeln (Felsbrocken, zweifellos Bakterien), die den Fortschritt blockieren.

Neue Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass die Filamente von Pilzen als Autobahnen wirken können, die es Bodenbakterien ermöglichen, sich viel weiter zu bewegen, als es sonst möglich wäre. Die Autobahn hat auch einen interessanten Nebeneffekt: Es ist auch ein Dating-Service.

Bakterien sind bei weitem die zahlreichsten und vielfältigsten Bodenmikroeinwohner, mit 100.000.000 Individuen aus 100.000 Arten in einem typischen Gramm Boden (ein Gramm ist etwa dreihundertstel Unzen). Das gleiche winzige Gramm Boden enthält auch mehrere Kilometer Pilzfilamente, die als Hyphen (HI-Gebühr) bezeichnet werden, eine Tatsache, die ich letztes Jahr in Radiolab erwähnt habe. Filamentöse Pilze überwiegen die Anzahl der Bakterien und machen bis zu 74% der mikrobiellen Bodenbiomasse des Bodens aus.

Bakterien können sich schnell ändernden Bedingungen im Boden stellen: Temperatur, Feuchtigkeit, Nahrung und Toxine können alle schwanken. Ihr wichtigstes Werkzeug für den Umgang mit Veränderungen sind jedoch keine Mutationen in ihrer DNA, sondern bakterielles "Geschlecht". Bakterien passen nicht so zusammen wie die meisten Tiere, indem sie die Genome durch eine Vereinigung von Ei und Sperma kombinieren. Stattdessen können sie ein oder eine Handvoll Gene in kleinen DNA-Kreisen, Plasmiden genannt, über Docking-Tunnel zwischen Bakterien austauschen (ein Vorgang, der als Konjugation bezeichnet wird). Diese Gene kodieren zwar nur wenige für Proteine, die starke Fähigkeiten wie Antibiotika-Resistenz verleihen. Solche Austausche werden im Business als "horizontaler Gentransfer" bezeichnet, da sie einen Gentransfer zwischen nicht verwandten Organismen und nicht vom Elternteil zum Nachwuchs beinhalten.

Damit dies geschehen kann, müssen die Bakterien jedoch dicht beieinander sein. Experimente weisen darauf hin, dass Bakterien innerhalb von zwei Mikrometern Abstand zum Tango sein müssen. Ein Zwei-Mikrometer-Ansatz ist normalerweise nicht möglich, es sei denn, Bakterien können durch Wasser schwimmen oder schwimmen. Wie bereits erwähnt, ist der Boden oft mit Luft und anderen Hindernissen durchsetzt. Was ist eine Mikrobe?

Pilze, so stellt sich heraus, sind die Antwort laut einer neuen Studie in Wissenschaftliche Berichte von einem Team deutscher Wissenschaftler. Etwas seltsam testete das Team die "Pilzautobahn" -Hypothese mit einem Organismus, der eigentlich kein Pilz ist, sondern einen im Fernsehen spielen könnte: ein Ooomycete (oh-oh-my-seat) genannt Pythium ultimum . Obwohl sie nicht eng mit Pilzen verwandt sind, sehen und verhalten sich Ooomycetes - auch Wasserschimmelpilze genannt - wie die Irish Potato Famine und versprühen bis heute viele Ernten. Für die Zwecke dieser Studie haben die Autoren offensichtlich entschieden, dass Oomyceten und Pilze funktionell gleich sind, eine Beobachtung, mit der die meisten Pflanzen wahrscheinlich übereinstimmen würden.

Sie begannen mit zwei Bakterienstämmen, die entweder rot glühten (ein Elternstamm, der ein Donorplasmid enthält) oder überhaupt nicht (der Empfänger). Der rot fluoreszierende Stamm besaß ein Plasmid, das ein für ein grün fluoreszierendes Protein kodierendes Gen enthielt, dessen Produktion im roten Elternteil unterdrückt wurde. Wenn die rot fluoreszierenden Bakterien dieses Plasmid jedoch über bakterielles Geschlecht an den nicht glühenden Elternteil weitergeben, leuchten die Empfängerbakterien grün.

Die Bakterien der beiden Stammlinien wurden auf geleeartige Agarstücke (eine Standardplattform für das Wachstum von Bakterien im Labor) gelegt, die durch 400 Mikrometer Luft voneinander getrennt waren. Pythium auf dem Agar abgeschieden und durch die Lücke zwischen den beiden Teilen durch wachsende Hyphen überbrückt.

Bei Kontrollen fehlt Pythium Es traten keine grünen Bakterien auf. Aber in Kulturen enthalten Pythium Glühende grüne Bakterien traten leicht auf Filamenten auf, die die elterlichen Kulturen überbrücken.

Die Wissenschaftler fragten sich, wie wichtig Pilzfilamente für die Ermöglichung des bakteriellen Geschlechts in Böden mit unterschiedlicher Navigierbarkeit sind. Zu diesem Zweck stellten sie Laboragargel auf drei verschiedene Arten her, um es den Bakterien leicht zu machen, mäßig schwer oder nur schwer zu reisen. Sie testeten dann die Fähigkeit von Bakterien, sich in Gegenwart oder Abwesenheit von diesen Bakterien an diese Oberflächen anzuschließen Pythium . In Umgebungen, in denen Bakterien leicht zugänglich waren, fand in Gegenwart von nicht viel mehr horizontaler Gentransfer statt Pythium als ohne es.

Aber als das Gel, auf dem die Bakterien gewachsen waren, sich schwieriger machte, bauten sich Bakterien auf Pythium Filamente. Infolgedessen paarten sie sich mehr, einfach weil sie viel eher aufeinander stoßen würden. Dieses Experiment unterstreicht den Hauptgrund dafür, dass die Pilzautobahn die Konjugation fördert, sagen die Autoren: Sie verringert das Wasservolumen, in dem Bakterien gelangen können, und erhöht somit die Wahrscheinlichkeit, dass sie darauf treffen.

Es ist daher möglich, dass Pilze einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Bakterienvielfalt leisten, und das erste Auftreten von Pilzen auf der Erde oder im Boden könnte einen Ausbruch der nachfolgenden Bakterienentwicklung stimuliert haben, schrieben die Autoren. Diese Ergebnisse helfen auch zu erklären, warum der Boden um Baumwurzeln als heiße Zone der bakteriellen Evolution beobachtet wurde, da die Wurzeln in einer Hülle symbiotischer Pilze eingeschlossen sind. Die langen, feuchten Filamente dieser und anderer Bodenpilze ermöglichen es offensichtlich, Bakterien durch unterirdische Schnellstraßen zu schleudern, wo die in der Nacht passierenden Schiffe ihre überfüllte Schifffahrtsstraße voll ausnutzen, um Glück zu haben.

Referenz

Berthold, Tom, Florian Centler, Thomas Hübschmann, Rita Remer, Martin Thullner, Hauke ​​Harms und Lukas Y. Wick. "Mycelien als Brennpunkt für den horizontalen Gentransfer zwischen Bodenbakterien." Wissenschaftliche Berichte 6 (2016).

Die geäußerten Ansichten sind die des Autors und sind nicht notwendigerweise die.