U novoj studiji, istraživači sa Prirodno-matematičkog fakulteta Karlovog univerziteta, u saradnji sa istraživačima Maks-Planck instituta za zemaljsku mikrobiologiju i Evropske laboratorije za molekularnu biologiju iz Hajdelberga, istražili su zamršeno partnerstvo između anaerobnih ameba iz roda Pelomika i njihovih prokariotski saputnici. Pelomika, poznata po svojim jedinstvenim simbiotičkim odnosima sa više prokariotskih endosimbionata, dugo je zbunjivala naučnike u vezi sa ulogom ovih simbionta u metabolizmu svog domaćina.
Koristeći jednoćelijsku genomiku i transkriptomiku, istraživački tim je razotkrio skrivene tajne prokariotske zajednice koja napreduje unutar Pelomika schiedti. Ovaj simbiotski konzorcijum se sastoji od dve različite bakterije, Candidatus Sintrophus pelomikae (klasa Deltaproteobacteria) i Candidatus Vesiculincola pelomikae (klasa Clostridia), zajedno sa metanogenom poznatom kao Candidatus Methanoregula pelomikae.
Studija, nedavno objavljena u časopisu ISME Journal, baca svetlo na prostornu distribuciju ovih simbionta unutar amebe domaćina. Utvrđeno je da je Candidatus Vesiculincola pelomikae lokalizovan unutar vezikula, dok su ostali endosimbionti bili slobodno raspoređeni u citosolu. Zanimljivo je da je Candidatus Methanoregula pelomikae obogaćen oko jezgra.
Dubinska analiza genoma i transkriptoma ovih simbiotskih partnera otkrila je njihove metaboličke strategije. Očekuje se da će celulolitička aktivnost Pelomika schiedti proizvesti jednostavne šećere koji služe kao gorivo i za sopstveni metabolizam i za Candidatus Vesiculincola pelomikae. S druge strane, energetski metabolizam Candidatus Sintrophus pelomikae se oslanja na razgradnju butirata i izovalerata iz okoline.
Značajno je da su i bakterije i ameba koristile hidrogenaze da bi olakšale prenos elektrona, proces koji zavisi od niskog parcijalnog pritiska vodonika. Ovu ključnu regulaciju postigao je Candidatus Methanoregula pelomikae, koji je koristio H 2 i format za metanogenezu.
Istraživači su sproveli eksperimente kako bi razumeli neophodnost ovih simbiotskih interakcija. Dok su bakterijski simbionti uspešno eliminisani tretmanom vankomicinom bez uticaja na održivost ameba, upotreba 2-bromoetansulfonata, specifičnog inhibitora metanogeneze, pokazala se fatalnom za amebe. Ovo je naglasilo centralnu ulogu metanogeneze u opstanku ovog zamršenog konzorcijuma.
Član istraživačkog tima, dr Treitli sa Prirodno-matematičkog fakulteta Univerziteta Charles, rekao je: „Ova studija otkriva fascinantne strategije koje koriste ovi simbiotski organizmi da bi zajedno napredovali. Iako znamo za mnoge simbioze između eukariota i arhealnih metanogena, ova studija je prvi primer gde je metanogeni simbiont obavezan. Gotovo smo sigurni da su slične metaboličke sprege sa centralnom ulogom za metanogenezu veoma česte u anaerobnim sredinama, samo što se akteri menjaju.“
Ovo istraživanje ne samo da doprinosi našem znanju o simbiozi, već ima i potencijalne implikacije za polja u rasponu od mikrobiologije do ekoloških studija. Studija ilustruje složenu i međusobno povezanu prirodu životnih oblika i pruža dublje razumevanje delikatne ravnoteže koja održava ekosisteme.
