Synteettisten mikrobiyhteisöjen ekologiset ja fysiologiset mekanismit: Tetrahymena-suvun ripsieläimien ja bakteerilajien väliset peto- saalissuhteet, yhteisödynamiikka sekä saalisyhteisön lajidiversiteetti
Ladataan...
1.2 MB
suljettu
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Mikrobit muodostavat monimutkaisia kokonaisuuksia luonnollisissa ympäristöissään, joissa
erilaiset organismit vuorovaikuttavat ja kommunikoivat keskenään. Organismien välinen
yhteistyö vaikuttaa laajasti ekosysteemien hyvinvointiin. Kaiken kaikkiaan mikrobiyhteisöt
ovat erittäin tärkeitä koko biosfäärin toiminnan kannalta. Monimutkaiset vuorovaikutussuhteet
sekä mikrobiyhteisöjen dynamiikka ovat olleet tutkimuksen kohteena jo pitkään. Kertyneestä
tutkimustiedosta huolimatta mikrobiyhteisöjen rakennetta ja toimintaa sääteleviä mekanismeja
ei vielä täysin ymmärretä. Tämän tutkielman tavoitteena oli perehtyä bakteerilajien sekä
bakteereita laiduntavien Tetrahymena-suvun ripsieläimien välisiin peto-saalissuhteisiin ja
selvittää miten petolajit vaikuttavat saalispopulaation kasvuun ja koostumukseen tutkimalla
erilaisia synteettisiä mikrobiyhteisöjä. Ensimmäisessä koeasetelmassa tarkasteltiin peto- ja
saalislajien parittaisia vuorovaikutussuhteita ja toisessa koeasetelmassa tutkittiin
monimuotoisten mikrobiyhteisöjen keskinäisiä vuorovaikutuksia. Tutkimuksissa seurattiin
mikrobien kasvua ja käyttäytymistä. Lisäksi saalisyhteisöjen koostumusta ja monimuotoisuutta
selvitettiin DNA-sekvensoinnilla. Tutkielmassa havaittiin, että erilaiset ekologiset sekä
fysiologiset mekanismit peto-saalissuhteiden muodostumisen taustalla ovat hyvin
monimuotoisia eikä yhteisödynamiikassa tapahtuvia muutoksia voida tulkita yksiselitteisesti.
Merkittävää oli, että Tetrahymena-suvun ripsieläimien todettiin kontrolloivan
bakteeripopulaation kasvua ja dynamiikkaa. Lisäksi osoitettiin, että petolajien käyttäytymisessä
ja vaikutuksessa voidaan havaita merkittävää vaihtelua myös vain yhden alkueläinsuvun
(Tetrahymena) sisällä. Myös saalisyhteisössä havaittiin mielenkiintoisia muutoksia.
Saalispopulaatioiden nähtiin vastaavan fysiologisesti laidunnuksesta aiheutuvaan stressiin ja
useiden lajien osoitettiin olevan hyvin sopeutumiskykyisiä. Tulokset antoivat viitteitä myös
mahdollisista evolutiivista tapahtumista. Lisäksi havaittiin viitteitä siitä, että synteettisissä
mikrobiyhteisöissä voi esiintyä luonnollisten yhteisöjen kaltaista populaatiokoon syklistä
vaihtelua. Ennen kaikkea tutkielman tulokset korostavat, että koko yhteisön kontekstin
ymmärtäminen mikrobiyhteisöissä tapahtuvien muutosten selittämisessä on kiistattoman
tärkeää.
Microbes form complex dynamic structures in their natural environments, where various
organisms interact and communicate with each other. Interactions among organisms profoundly
impact the well-being of ecosystems. Despite extensive research, the mechanisms governing
microbial community structure and function remain incompletely understood. This thesis
explores predator-prey relationships between bacterial species and Tetrahymena ciliate
protozoa, investigating how predators influence prey populations in synthetic microbial
communities under laboratory conditions. Two experimental setups were designed: one
examining pairwise interactions and the other creating more complex microbial communities
for a deeper understanding. Throughout the experiments, microbial growth and behavior were
closely monitored, and DNA sequencing provided detailed information about community
composition and prey diversity. The study unveiled diverse ecological and physiological
mechanisms underlying predator-prey relationships, with Tetrahymena ciliates identified as
effective controllers of bacterial populations, showcasing species-specific effects. The results
emphasize the significance of employing multiple predator species for a comprehensive
understanding. Populations were shown to respond physiologically to grazing-induced stress,
and several species exhibited high adaptability. The results also provided indications of possible
evolutionary events. Furthermore, indications of temporal fluctuations in population sizes,
similar to natural communities, were also observed. In conclusion, the findings highlight the
undeniable importance of understanding the entire community context in explaining changes in
microbial communities. Microbial communities play a crucial role in the biosphere's
functioning, making this thesis relevant for a better understanding of microbial community
dynamics.