Разновидность

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12674 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

В морской среде выбор хозяина, определяющий, как симбиотические организмы узнают своих хозяев и взаимодействуют с ними, часто опосредуется обонятельной коммуникацией. Хотя взрослые симбионты могут выбирать своих хозяев, обнаруживая хемосенсорные сигналы, нет информации о привлечении симбиотических личинок, что является решающим шагом для поддержания симбиоза на протяжении поколений. В этом исследовании изучается обонятельное распознавание хозяев морских звезд взрослыми креветками Zenopontonia soror и привлечение их личинок. Мы изучаем семиохимические вещества, которые влияют на выбор хозяина, используя химическую экстракцию, поведенческие эксперименты в ольфактометрах и масс-спектрометрический анализ. После описания симбиотической популяции и эмбрионального развития креветок наши результаты показывают, что астеросапонины, которые традиционно считаются химической защитой морских звезд, являются видоспецифичными и играют роль в привлечении симбиотических креветок. Было обнаружено, что взрослых креветок привлекает только их первоначальный вид-хозяин Culcita novaeguineae, тогда как личинок привлекают другие виды морских звезд. Это исследование обеспечивает первую химическую идентификацию обонятельного сигнала, используемого личинками симбиотических организмов для определения местоположения своего хозяина для рекрутирования. Эти результаты подчеркивают важность химической коммуникации в посредничестве симбиотических ассоциаций, что имеет более широкое значение для понимания экологической динамики морских экосистем.

Симбиотические отношения, определяемые как тесные и длительные ассоциации между двумя разными видами, повсеместно распространены в биосфере1,2. Влияние симбионта на приспособленность хозяина варьируется в зависимости от таких факторов, как тип симбиоза, стадия развития симбионта или внешние стрессоры, такие как нехватка пищи или изменения окружающей среды3,4,5. Однако симбионты всегда теряют преимущество в приспособленности от симбиотических отношений, что часто приводит к сильной зависимости от хозяина1,6,7. Коэволюция часто встречается в симбиотических ассоциациях и приводит к внутренней физиологической, морфологической и поведенческой адаптации6,7,8,9. Одним из ключевых факторов, поддерживающих симбиотические отношения на протяжении поколений, является установление специфического распознавания, позволяющего симбионту избирательно связываться со своим хозяином10.

Распознавание хозяина достигается посредством мультимодальной коммуникации, основанной на различных стимулах, таких как визуальные, акустические и химические сигналы11,12. Химическое зондирование считается наиболее распространенной формой связи в морской среде13,14,15. Химические сигналы представляют собой специфические метаболиты, называемые экомонами или семиохимикатами13,14,15. В межвидовых отношениях можно выделить три категории экомонов: алломоны, кайромоны и синомоны. Эти молекулы приносят пользу либо производящему организму, либо принимающему организму, либо обоим соответственно16. Поскольку симбионт всегда получает выгоду от симбиоза, молекулы, участвующие в узнавании хозяина, являются либо кайромонами в паразитических или комменсальных ассоциациях, либо синомонами во взаимных отношениях13.

Хотя химическая передача сигналов играет решающую роль в установлении симбиотических отношений14,15,17,18,19, точная химическая природа этих сигналов остается в значительной степени неидентифицированной у морских организмов. В настоящее время в морской среде идентифицировано только четыре различных семиохимических вещества, распознающих хозяина 13,20,21,22. Эти структурно и функционально разнообразные молекулы включают амфифильные тритерпеновые сапонины, участвующие в ассоциации голотурий и крабов-арлекинов13, а также гидрофобный амфикуемин, действующий как синомон, обеспечивающий симбиоз актиний и рыб-клоунов20. Кроме того, недавно были обнаружены два гидрофобных кайромона: спинохромы, вырабатываемые морскими ежами и распознаваемые симбиотическими креветками22, и антрахиноны, которые позволяют распознавать криноидей и креветок-пистолетов21. Эти коктейли молекул представляют собой химические сигнатуры, специфичные для хозяев, что позволяет симбионтам точно выбирать хозяина. По сравнению с большим количеством кайромонов, которые были идентифицированы в наземной среде23, и учитывая широкое распространение симбиозов в морской среде, множество других кайромонов, распознающих хозяина, безусловно, ждут открытия.