Korallen, die Algen „ausspucken“ | EurekAlert! Wissenschaftliche Nachrichten

Mikroalgen aus der Dinoflagellat-Gruppe sind für ihre Überlebensfähigkeit in anderen tierischen Zellen bekannt. Diese winzigen, einzelligen Organismen haben seit Urzeiten für beide Seiten vorteilhafte Beziehungen zu Korallen. Dinoflagellaten übertragen essentielle Nährstoffe an ihre Wirte und lassen Korallen auch in kargen Gebieten gedeihen. Ein Forscherteam des Zentrums für Organisationsstudien (COS) der Universität Heidelberg hat kürzlich entdeckt, dass solche Symbiosen innerhalb der Zelle im Wesentlichen von der Fähigkeit der Algen abhängen, das Immunsystem ihrer Wirtszelle zu unterdrücken und so zu vermeiden, “ausgespuckt” zu werden nochmal. Gleichzeitig haben Forscher Beweise dafür gefunden, dass diese zelluläre Immunantwort ein uralter, sich entwickelnder Immunmechanismus ist, der häufiger auftritt als bisher angenommen.

Dieser Mechanismus ist als Vomozytose bekannt. Im Gegensatz zu früheren Hypothesen werden von Korallen aufgenommene Mikroalgen von der Zelle nicht verdaut, wenn sie sich als Symbionten – dh als Partner in einer symbiotischen Beziehung – als ungeeignet erweisen. Stattdessen werden sie beim Erbrechen erneut “ausgespuckt”. Spezielle Dinoflagellaten können diese Immunantwort ihrer Wirtszellen spezifisch unterdrücken, um in der Zelle zu bleiben. Eine Studie des Zellbiologen Prof. Dr. Annika Guse von COS zeigte, wie sie dies tun können. „Die Herausforderung für Korallen besteht darin, zwischen nützlichen und potenziell schädlichen Mikroorganismen zu unterscheiden. Algen müssen ihrerseits die Immunantwort der Wirtszelle umgehen, eine intrazelluläre Nische schaffen, in der sie überleben und ihre eigenen Zellfunktionen mit ihnen koordinieren können. von ihrem Wirt, um Nährstoffe effizient auszutauschen “, erklärt der Forscher.

Bisher gab es keine experimentellen Beweise, die eine der konventionellen Theorien erklären könnten. Unter Verwendung des Modellsystems Exaiptasia diaphana (Aiptasia) der Seeanemonenart entdeckte das Team von Prof. Guse kürzlich, wie die Immunsuppression durch Symbionten der Wirtszelle hilft, geeignete Mikroalgen langfristig zu erkennen und zu tolerieren. Aiptasia-Anemonenlarven nehmen Umweltsymbionten auf die gleiche Weise auf wie Korallenlarven. Aufgrund ihrer Größe und Transparenz eignen sich die Larven dieser Seeanemone perfekt für hochauflösende Bildgebung und zelluläre Experimente.

Aiptasia nimmt kontinuierlich verschiedene Partikel aus der Umwelt auf, ohne zwischen geeigneten und ungeeigneten Partikeln oder Organismen zu unterscheiden. Inkompatible Partikel werden nach einiger Zeit wieder “ausgespuckt”. Symbionten vermeiden diesen Prozess der Vomozytose, vermutlich indem sie die Signalwege des Toll-Rezeptors (TLR) der Wirtszelle stören. Diese Rezeptoren spielen eine wichtige Rolle bei der Aktivierung des Immunsystems der Zelle und bei der Sicherstellung, dass unerwünschte Eindringlinge erkannt und beseitigt werden. Bei den meisten Tieren werden Rezeptoren vom Toll-Typ durch das MyD88-Gen gesteuert. „Wir konnten beweisen, dass die Algensymbionten MyD88 unterdrücken und so eine Symbiose initiieren. So vermeiden sie Erbrechen “, erklärt Professor Guse.

Gleichzeitig deuten die Ergebnisse der Heidelberger Forscher darauf hin, dass die Erythrozyte einen häufigeren Mechanismus beinhaltet, als man denkt. Bisher wurde angenommen, dass die Vertreibung schädlicher Eindringlinge selbst initiiert wurde, um den teilweise hochspezialisierten Immunantworten der potenziellen Wirtszelle zu entgehen. Die Untersuchung des Aiptasia-Modells legt jedoch nahe, dass dieser Prozess auch von der Wirtszelle ausgelöst werden kann. Die Forscher spekulieren daher, dass Vomozytose ein alter, evolutionärer Immunmechanismus ist, mit dem Korallen oder Nesseltiere wie Aiptasia die geeigneten Symbionten auswählen. Lehrer. Guse: “Dies deutet darauf hin, dass Erbrechen nicht ein wichtiger Prozess ist, der zuerst zur Entstehung der intrazellulären Lebensweise von Korallensymbionten führte.”

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Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Mikrobiologie der Natur. Die Finanzierung erfolgte unter anderem durch das Programm Horizont 2020 der Europäischen Union und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.