Μελέτη των επιδράσεων της θερμοκρασίας, της οξύτητας και της διαθεσιμότητας των θρεπτικών στις αλληλεπιδράσεις θαλάσσιων βακτηρίων βακτηριοφάγων

Abstract

Οι προσαρμογές των μικροβίων στην κλιματική αλλαγή θα έχουν καθοριστική σημασία για τη μελλοντική κατανόηση της θαλάσσιας οικολογίας. Οι αυξανόμενες θερμοκρασίες θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις βιολογικές διεργασίες καθώς και την κυκλοφορία και τη στρωμάτωση, επηρεάζοντας τον τρόπο διασποράς των οργανισμών και τη μεταφορά των θρεπτικών ουσιών. Η σύνθεση και η λειτουργία των μικροβιακών κοινοτήτων επηρεάζονται επίσης από τις εισροές θρεπτικών ουσιών από πηγές όπως ο αέρας, τα ποτάμια και οι εκβολές ποταμών, οι οποίες υπόκεινται στην κλιματική αλλαγή. Επίσης, τα αυξημένα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στους ωκεανούς μπορεί να οδηγήσουν σε οξίνιση των υδάτων. Στο πλαίσιο αυτό, η κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να επηρεάσει τις αλληλεπιδράσεις των βακτηρίων με τους φυσικούς θηρευτές τους. Οι αλληλεπιδράσεις βακτηριοφάγων-βακτηρίων είναι από τις πιο συχνές αλληλεπιδράσεις στα θαλάσσια ενδιαιτήματα, συμβάλλοντας στους κύκλους της βιοχημείας του θαλάσσιου βασιλείου. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήσαμε ένα μεσογειακό θαλάσσιο βακτηριακό είδος, το Vibrio alginolyticus, και δύο λυτικούς βακτηριοφάγους Caudoviricetes, οι οποίοι διαθέτουν μορφότυπο myovirus, αλλά έχουν διαφορετικό μέγεθος γονιδιώματος. Δοκιμάστηκαν διαφορετικές θερμοκρασίες, επίπεδα pH και διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών κατά τη διάρκεια μιας πολυφασικής καμπύλης ανάπτυξης των βακτηριοφάγων, καθώς και χρησιμοποιήθηκε μια δοκιμασία rt-QPCR για την παρακολούθηση των μοτίβων διαφοροποιημένης έκφρασης τόσο των γονιδίων του ξενιστή όσο και των γονιδίων του φάγους. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι βακτηριοφάγοι με μεγαλύτερο μέγεθος γονιδιώματος θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ποικίλα μοριακά εργαλεία για να αντέξουν τις αβιοτικές αλλαγές και να συνεχίσουν την αποτελεσματική λύση του ξενιστή. Αυτό το πλεονέκτημα θα μπορούσε να ευνοήσει την αφθονία τους σε θαλάσσια ενδιαιτήματα υπό μελλοντικές κλιματικές αλλαγές.

Climate change adaptations of microbes are going to be pivotal for the future understanding of marine ecology. Increasing temperatures could affect biological processes, as well as circulation and stratification, influencing how organisms are dispersed and nutrients are transported. Microbial community composition and function are also affected by nutrient inputs from sources, such as air, rivers, and estuaries, all of which are subjected to climate change. In addition, increased levels of carbon dioxide in the oceans can lead to acidification of water. Climate change could influence bacterial interactions with their natural predators. Bacteriophage-bacteria interactions are among the most frequent engagements in marine habitats, contributing to the marine realm biochemistry circles. In this study, we used a Mediterranean marine abundant bacterial species, Vibrio alginolyticus, and two Caudoviricetes lytic bacteriophages, both possessing a myovirus morphotype but with different genome sizes. Different temperatures, pH levels, and nutrient availability were tested during a two-step growth curve of the bacteriophages, and an rt-qPCR assay was employed to monitor the differentially expressed patterns of both host and phage genes. These results suggest that bacteriophages with a larger genome size could employ diverse molecular tools to withstand abiotic changes and continue efficient lysis of the host. This advantage could favor their abundance in marine habitats under future climate shifts.