Symbiosen mariner Wirbelloser: Epigenetische Analyse

Unter dem Meeresboden haben einige Muschelarten enge Partnerschaften mit Bakterien gebildet. Diese helfen ihnen, in herausfordernden Lebensräumen zu überleben. Bei Luciniden- Muscheln leben diese Bakterien hauptsächlich in den Kiemen und gewinnen Energie durch Chemosynthese aus Schwefelwasserstoff. Dieser Prozess versorgt die Muschel mit Nährstoffen und dient als interne Nahrungsquelle. Im Gegenzug bietet die Muschel den Bakterien einen geschützten Lebensraum sowie Zugang zu Sulfid und Sauerstoff, die für deren Energiegewinnung essenziell sind. Diese Symbiose besteht seit über 400 Millionen Jahren und zählt zu den ältesten bekannten Tier-Mikroben-Partnerschaften. Dennoch ist unklar, wie diese spezifische und stabile Beziehung auf molekularer Ebene gesteuert wird. Neuere Arbeiten zeigen, dass bakterielle Produkte im gesamten Muschelkörper nachweisbar sind was darauf hindeutet, dass die Mikroben auch andere Organe beeinflussen. Gleichzeitig weisen Studien an anderen Tieren und Pflanzen auf zwei flexible molekulare Systeme hin: kleine regulatorische RNAs (small RNAs) sowie chemische Markierungen an der DNA (epigenetische Markierungen). Diese können Gene an- oder ausschalten, ohne die DNA- Sequenz zu verändern. Sie sind vielversprechend, um zu verstehen, wie der Wirt Bakterien akzeptiert, immunologisch toleriert und die Partnerschaft stabil hält. In Luciniden-Muscheln wurden sie jedoch bislang nicht untersucht. Dieses Projekt MarIn-SEA konzentriert sich auf zwei küstennahe Luciniden-Muscheln: Loripes orbiculatus in Europa und Codakia orbicularis in der Karibik. Beide Arten nehmen ihre bakteriellen Partner aus dem Meerwasser auf, statt sie zu vererben. Wir stellen die Hypothese auf, dass Symbionten den gesamten Körper beeinflussen, indem sie Muster von small RNAs und DNA-Markierungen verändern. Diese Signale helfen vermutlich, spezifische Bakterien auszuwählen, sie ohne starke Immunaktivierung zu tolerieren und die Beziehung über Gewebe und Entwicklungsstadien hinweg aufrechtzuerhalten. Konkret wird dieses Projekt: Die Bakterien bei adulten L. orbiculatus vorübergehend mithilfe von Antibiotika entfernen und anschließend eine kontrollierte Wiederaufnahme ermöglichen. Sequenzierung einsetzen, um zu verfolgen, wie sich small RNAs und DNA-Modifikationen während des Verlusts und der Wiederaufnahme verändern. Natürlich symbiontenfreie juvenile C. orbicularis untersuchen und mit symbiotischen adulten Tieren vergleichen. einen nicht-invasiven Liquid-Biopsy-Ansatz (ähnlich einem Bluttest beim Menschen) anwenden und weiterentwickeln, um diese Prozesse über die Zeit zu beobachten, ohne Tiere zu schädigen. Durch die Kombination von DNA- und RNA-Sequenzierung mit diesen Ansätzen will das Projekt epigenetische Profile uralter Muschel-Bakterien-Symbiosen identifizieren, nicht-tödliche Methoden für die Meeresforschung entwickeln und Erkenntnisse für weitere nützliche mikrobielle Partnerschaften gewinnen, auch im Kontext gesunder Küstenökosysteme.