De auteurs hebben niets te melden.

lagen van symbiose - het visualiseren van de termite einddarm microbiële gemeenschap

Layers of Symbiosis - Visualizing the Termite Hindgut Microbial Community

Jared Leadbetter neemt ons mee voor een wandeling in de natuur door de diversiteit van het leven woonachtig zijn in de termiet einddarm - een micro-omgeving met daarin 250 verschillende soorten die nergens anders op aarde. Jared blijkt dat de symbiose vertoond door dit systeem is multi-layered en omvat niet alleen een relatie tussen de termiet en zijn darmen inwoners, maar ook betrekking heeft op een complex web van symbiose tussen de darm microben zelf.

Lagen van Symbiose - Het visualiseren van de Termite einddarm microbiële gemeenschap

Jared Leadbetter neemt ons mee op een natuurwandeling langs de diversiteit van het leven in de achterdarm van termieten - een micro-omgeving met 250 verschillende ...

Ik zeg soms tegen mensen dat dit voor mij een beetje voelt als een ecotoerist zijn in een miniatuurversie van Alice in Wonderland, omdat ik ernaar kijk en denk dat het al een prachtige natuurwandeling is, nog voordat je enig ander type onderzoek naar het systeem doet. Er zijn verschillende manieren om deze microben met lichtmicroscopie te bestuderen. Met deze microscoop hebben we de mogelijkheid om donkerveldmicroscopie uit te voeren, waarbij cellen wit verschijnen of wit worden omlijnd tegen een donkere achtergrond.We kunnen fasecontrastmicroscopie toepassen, waarbij cellen of de randen van cellen donker verschijnen op een grijze achtergrond. We kunnen reguliere lichtmicroscopie gebruiken, waarbij u weinig ziet tenzij het monster gekleurd is. Echter krijgt u hiermee de werkelijke kleur van het monster te zien.Als uw monster dus groen of rood is, kunt u dat waarschijnlijk in de cellen zien. We hebben ook de mogelijkheid om gebruik te maken van DIC-microscopie. Oftewel differential interference contrast, wat in tegenstelling tot contrast in termen van wit en zwart of donker en grijs, meer een randcontrast geeft dat lijkt op een maanlandschap; in die zin dat wanneer u met een verrekijker naar de maan kijkt, alles grijs is, maar zodra u scherpstelt, begint u de randen heel duidelijk te zien.Ik heb het nu zo ingesteld dat we het monster bekijken met deze DIC. Hiermee worden oppervlaktetexturen van cellen en interne celstructuren, mits deze groot genoeg zijn en dergelijke structuren bezitten, veel helderder weergegeven. Waar bij een ander type microscopie de hele cel grijs op een lichte achtergrond of wit op een zwarte achtergrond kan verschijnen, zul je hier texturen op de cel zelf of binnenin de cel gaan zien.En voor veel van de protozoa die we hebben, de grotere eukaryoten die we hebben, stelt dit u in staat om niet alleen interne structuren in de cel te zien, maar mogelijk ook houtdeeltjes. En hier kijken we nu naar twee darmprotozoa. Deze behoren tot het genus opsis.Dit zijn cellulose-afbrekende protozoa. En nu kan ik bij deze, die hier precies in het midden staat, de instellingen iets aanpassen om het contrast van de randen beter naar voren te brengen. Het is een beetje hit-or-miss. Oké.Oh, dit ziet er prachtig uit. Bijvoorbeeld, dit is een van deze zeer grote trichomonas-gerelateerde protozoën en het begint uit te stulpen. Het begint ziek te worden.En dat is wat sommige van deze kleine blaasjes aan de zijkant zijn. U kunt deze DIC gebruiken om echt een optische doorsnede te maken. Dus ik ga nu vanaf het oppervlak naar binnen.U ziet het oppervlak nu scherp in beeld komen. Het lijkt bedekt met lange lijnen, lange groeven. Nu ga ik de cel in en nu ga ik door naar de andere kant.En als u dit aan de posterieure zijde van de cel doet, kunt u de nucleus zien. Ik beweeg nu omhoog, ik kijk naar het oppervlak, nu zie ik de nucleus, en nu begin ik de andere kant te zien. Wat ik kan doen is het vergelijken met fasecontrast, het ziet er goed uit.Dit is het randcontrast. Dit ziet er ook goed uit en het is puur een kwestie van smaak. Voor sommige van de dunnere cellen ziet dit fasecontrast er beter uit.Eigenlijk zien we hier twee protosomen. Eén is deze in het midden met deze kleine franjes en de andere, die lijkt op een bundel stokjes. En deze DIC-beeldvorming brengt dat echt duidelijk naar voren.Er kunnen enkele aanpassingen worden gemaakt. Het lijkt een beetje op koken: u kunt het aanpassen naar smaak, wat betekent dat u naar uw monster kijkt en correcties aanbrengt om bepaalde texturen van de cellen in dat specifieke monster naar voren te brengen.Het is bijna empirisch bepaald. Ik ga nu proberen om nog een paar andere objecten te vinden die de moeite waard zijn om te bekijken. Dit is een weergave in donkerveld.Nu het biologische materiaal helder wit verschijnt op een zwarte achtergrond, zien we hier grote trifa met de kleinere fascist protozoaire stroma. De STR's zoomen in en zien eruit als slanke, kleine wormpjes die rond deze grotere cellen schieten. Dat zijn dus deze kleinere protozoën.Er zijn vrij veel verschillende soorten protozoa van verschillende groottes aan te treffen in deze omgeving. Er zijn deze zeer grote trifa, er zijn deze middelgrote tri opsis, en dan zijn er deze zeer lange, dunne, slanke bacteria-gecoate stroma STRs. We kunnen enkele van deze trichy opsis en stromas zien.St stroma STRs is het bundeltje stokjes. Tri opsis is dit prachtige kleine organisme met deze kleine franjes die zeer snel rond de cel bewegen en de grotere trifa. Dit is tri opsis.Dit is het enige protozoön uit het termite-darmkanaal dat ooit is gekweekt en in vitro is bestudeerd; ongeveer drie of vier artikelen over dit protozoön verschenen 20 jaar geleden. Vervolgens ging de cultuur verloren en niemand is er ooit in geslaagd deze opnieuw te kweken. De studies naar dit organisme hebben echter aangetoond dat protozoën cellulose en xylan, de pentose- en hexosepolymeren in hout, fermenteren en daarbij acetaat, waterstof en CO2 produceren.Ik ga nu een beetje in- en uitzoomen. Hier ziet u enkele van deze spiklets. Er staat een mooie DIC-afbeelding van een spiklet precies in het midden.En u kunt de windingen zien. Een mooie, regelmatige winding. Ik zie dat het beweegt.Oh, het is, het is, het leeft nog steeds, maar sommige hiervan zijn een beetje beschadigd door de zuurstof. Mm. Omdat veel van deze organismen worden vergiftigd door zuurstof. Soms maak je natte preparaten en dan lukt het, en soms niet.Maar eigenlijk is deze een echte Butte. Ik ga gewoon naar deze protozoa kijken. Er zijn er hier twee of drie.Er zijn deze lange, slanke protozoa die eruitzien alsof ze gestreept zijn. En dat zie je echt met de DIC wanneer je ernaar kijkt. En ik zeg altijd dat het fascistische protozoa zijn.En wat bedoel ik daarmee? De Latijnse term fasis is het woord dat dit bundel takken op de achterkant van een dime beschrijft. En het is het woord dat eigenlijk ook e pluribus unum beschrijft, u weet wel, uit velen één, en dit noem ik het fascistische proteasoom omdat het proteasoom zelf in werkelijkheid uiterst dun is.En uit het weinige dat we erover weten, blijkt uit studies dat dit protosoom bedekt is met een laag dunne bacteriën, lange, slanke bacteriën. Het is dus een lang, stokvormig protozoïër-eukaryoot dat bedekt is met een laag lange, haarachtige bacteriën; hier ziet u dat sommige van deze haren eigenlijk een beetje beginnen te rafelen en loslaten. Maar u zult er veel van deze zien.En functioneel gezien hebben we geen idee wat ze doen. Dit is dus een voorbeeld van iets dat mooi is om naar te kijken. Het is inspirerend in die zin dat het me vertelt dat er veel van deze protozoën in zitten.We kunnen kijken naar de fylogenie van de gastheer en de cellen. We weten wat het protozoön is en we weten welke soorten zich eraan hechten. Maar we weten niet wat noch het protozoön, noch die bacteriën doen.Wat is hun fysiologie? Wat eten ze? Wat produceren ze?Hoe gaan ze om met de andere microben? Welke invloed hebben deze producten op de andere microben of de gastheer? We weten dus functioneel gezien niet waar ze in de puzzel passen.Vermoedelijk zijn alle cellen die we hier in overvloed zien symbiotisch en betrokken bij het mutualisme. Dat wil zeggen dat het hun gunstige microben zijn die daadwerkelijk iets bijdragen aan het systeem en/of aan de gastheer. Maar in dit geval zitten de details in de nuances.En we kunnen het eigenlijk niet zeggen, we kunnen het met volledige zekerheid niet zeggen. Ik heb eigenlijk geen concrete hypothese over wat die organismen doen. Ik bedoel, het is interessant omdat de fascist protozoa zelf bedekt zijn met bacteriën.Het is dus alsof er lagen van symbiose op symbiose gestapeld zijn. En terwijl je bij sommige andere protozoa kunt zien dat ze houtdeeltjes in het cytoplasma of in de cel hebben opgenomen, is er bij deze geen bewijs dat ze houtdeeltjes opnemen.Het is dus niet zo dat, je kunt zelfs niet echt zeggen: oh, ze breken hout af. Ik weet niet of ze überhaupt hout afbreken. En het is waarschijnlijker dat ze deze bacteriën ergens positioneren in de darmen waar de bacteriën iets kunnen doen en wellicht het protozoon voeden; voorbeelden van andere symbiose binnen symbiose.Als we naar deze tricanifa kijken, is dit grotere protozoon dat we hier zien een soort platgedrukte tricanifa. We kunnen zien dat deze lange striaties heeft die van anterior naar posterior lopen. Maar als we iets nauwkeuriger kijken, zien we aan de voorzijde deze kleine zwarte stipjes.Dat zijn ook bacteriën. En dit, dit protozoon heeft zowel ecto- als endosymbiose. Het is aan de oppervlakte bedekt met een laag bacteriën, maar het bevat ook bacteriën in de cel.Bovendien hebben we geen inzicht in de fysiologie van die bacteriën op het oppervlak of aan de binnenzijde. We vermoeden dat deze protozoën cellulose en xylan fermenteren, maar we weten niet hoe deze bacteriën in dat plaatje passen. Er ontbreekt dus iets fundamenteels.Ik ben erg enthousiast over dit systeem omdat er veel diversiteit en activiteit is, en we hebben veel geleerd. Maar eigenlijk denk ik dat we veel minder weten dan we beseffen.

layers-symbiosis-visualizing-termite-hindgut-microbial

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

California Institute of Technology - Caltech.  Jared Leadbetter neemt ons mee voor een wandeling in de natuur door de diversiteit van het leven woonachtig zijn in de termiet einddarm - een micro-omgeving met daarin 250 verschillende soorten die nergens anders op aarde. Jared blijkt dat de symbiose vertoond door dit systeem is multi-layered en omvat niet alleen een relatie tussen de termiet en zijn darmen inwoners, maar ook betrekking heeft op een complex web van symbiose tussen de darm microben zelf.

Lagen van Symbiose - Het visualiseren van de Termite einddarm microbiële gemeenschap

In dit artikel

Samenvatting

Samenvatting

Openbaarmakingen

Herprints en machtigingen

Tags