Lebenszyklus und Interaktionen einer thiotrophen Symbiose

Die Faszination an Symbiosen begründet sich auf der Tatsache, dass zwei verschiedenartige, ursprünglich getrennt voneinander existierender Organismen zu einer symbiotischen Einheit verschmelzen und somit als etwas gänzlich neues zu betrachten sind. Die thiotrophe Ektosymbiose zwischen dem sessilen kolonialen Ciliaten Zoothamnium niveum (Ciliophora, Oligohymenophora) und chemoautotrophen Bakterien gedeiht unter extremen, giftigen Umweltbedingungen am Mangroventorf in der Karibischen See. Zwei bakterielle Morphotypen die zum selben Phylotyp gehören bedecken den Ciliaten mit einer gleichmäßigen einschichtigen Zellage. Aus der Oxidation von Schefelwasserstoff gewinnen sie Energie um anorganischen Kohlenstoff zu fixieren. Gleichzeitig dienen sie dem Wirt als Nahrung. Das zentrale Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es den Lebenszyklus dieser Symbiose und die Erhaltung und Spezifität des mikrobiellen Partners in situ und in vivo zu untersuchen. Experimente sollen in einem automatisierten Durchflusssystems durchgeführt werden indem einerseits "natürliche" Bedinungen exakt simuliert werden und andererseits zahlreiche "Stress"Bedingungen hergestellt werden. Diese Studie beinhaltet die Dokumentation des Lebenszyklus des Wirtes, sein Wachstums- und seine asexuelle Fortpflanzungsrate, sowie Populationsdichte, Spezifität, Wachstumrate und physiologische Parameter (Makromolekulare Zusammensetzung, Atmungsaktivität, autotrophe Aktivität) der Symbionten im Laufe des Wirtslebenszykluses. Wir planen erstmals klassische Mikroskopie, Elektronenmikroskopie, verschiedene molekularbiologische Methoden sowie in situ und in vivo Messungen zu kombinieren, und somit Techniken zu verwenden die sich bereits in anderen Bereichen der Biologie als zuverlässig und äußerst aufschlussreich erwiesen haben. Die Möglichkeit die Zoothamnium niveum Symbiose zu züchten, erlaubt uns, die Toleranzgrenzen beider Partner abzuschätzen und einen Einblick in die Dynamik und Interaktionen zwischen Wirt und Symbiont zu bekommen. Darüber hinaus werden die erzielten Ergebnisse dazu verwendet um eine Hypothese über die Evolution dieser thiotrophen Symbiose zu entwickeln.