The role of chemical and mechanical signals in triggering defense reaction of Phormidium cyanobacterium

Dostęp do publikacji jest możliwy w Archiwum UJ

Sinice nitkowate z rodzaju Phormidium są zdolne do obrony indukowanej w obecności kilku gatunków orzęsków wyspecjalizowanych w ich zjadaniu. Obrona przyjmuje różne formy w zależności od gatunku sinicy i presji orzęsków. Może ona polegać na tworzeniu przezroczystych, sztywnych otoczek (pochewek) wokół trychomów, wewnątrz których komórki sinic są dla orzęsków niedostępne. Inną formą jest wzmożona produkcja bezpostaciowych egzopolisacharydów otaczających maty sinic, wewnątrz których trychomy także są dla orzęsków niedostępne. W przypadku silnej presji ze strony orzęsków obserwowano bardzo szybką reakcję zwinięcia maty w kulę, również otoczoną egzopolisacharydami, która stanowi doskonałą ochronę dla pojedynczych trychomów. W prezentowanej pracy badano, czy istnieje sygnał chemiczny uruchamiający mechanizm obrony indukowanej u sinicy. Sprawdzano też, czy sygnał taki wydzielany jest jedynie przez orzęski wyspecjalizowane w odżywianiu się sinicami nitkowatymi, czy może pochodzić także od innych organizmów dla których sinice są pokarmem alternatywnym. Badano również, czy obrona sinicy może być indukowana przez sam czynnik mechaniczny. Wykazano, że sinica reaguje na obecność orzęsków oddzielonych od niej filtrem ograniczeniem rozprzestrzeniania, co wskazuje na istnienie rozpuszczalnego w wodzie sygnału chemicznego pochodzącego od orzęsków. Bezpośrednie obserwacje sinic atakowanych przez orzęski pokazały, że trychomy, które wcześniej poddane były pośredniemu wpływowi orzęsków oddzielonych filtrem, znacznie częściej wycofywały się w sztywnej pochewce niż te, na które orzęski wcześniej nie oddziaływały. Wynik ten wskazuje, że sygnał chemiczny stymuluje wytwarzanie pochewek. Jednocześnie fakt, że dwie godziny po tych obserwacjach udział procentowy orzęsków najedzonych był taki sam w studzienkach gdzie na sinice działał sygnał chemiczny jak i w kontroli, a następnie gwałtownie zmniejszył się w ciągu kolejnych 24 godzin w wyniku obrony sinicy sugeruje, że aby obrona ta mogła w pełni zadziałać konieczny jest łączny wpływ sygnału chemicznego i bezpośredniego kontaktu z orzęskami. Stymulujący wpływ sygnału chemicznego został także potwierdzony w eksperymencie w którym badano reakcję trychomów sinicy na bodziec mechaniczny. Sinice reagują na ten bodziec ucieczką, przy czym w zabiegu, w którym wcześniej poddane były wpływowi orzęsków oddzielonych filtrem, znacznie częściej jest to ucieczka wewnątrz sztywnej pochewki niż wtedy gdy nie były poddawane wpływowi orzęsków. Eksperyment, w którym badano specyficzność sygnału chemicznego pokazał, że tylko orzęski wyspecjalizowane w odżywianiu sinicami nitkowatymi mogą ograniczać dyspersję sinicy za pośrednictwem sygnału chemicznego. Inne organizmy, takie jak filtrujące orzęski z rodzaju Euplotes nie odżywiające się sinicami nitkowatymi, czy wrotki z rodzaju Philodina, dla których sinice nitkowate są tylko pokarmem alternatywnym, nie mają takiego wpływu. Na podstawie przeprowadzonych badań można wysunąć wniosek, że istnieje sygnał chemiczny informujący sinicę nitkowatą o obecności w środowisku zagrażających jej orzęsków i pozwalający jej na uruchomienie mechanizmów obronnych takich jak ograniczone rozprzestrzenianie czy produkcja pochewek, a będących przygotowaniem do szybkiej i skutecznej obrony w sytuacji gdy orzęski zaczynają na niej żerować. Sygnał ten jest specyficzny i wydzielany tylko przez orzęski wyspecjalizowane w odżywianiu się sinicami nitkowatymi.