Gli Archaea possono essere parassiti schizzinosi

Gli Archaea sono un gruppo distinto di microrganismi. Il gruppo DPANN, definito nel 2013, comprende circa la metà di tutti gli archaea conosciuti. Con dimensioni nanometriche, dipendono da altri microbi per sopravvivere.

Si attaccano a loro per assorbire i nutrienti di cui hanno bisogno. Un team di ricercatori ha scoperto che hanno la capacità di incoraggiare l’ospite a modificare il suo metabolismo in modo da fornire grassi molto specifici.

Gli Archea sono microrganismi unicellulari, senza nucleo né organelli, proprio come i batteri. Gli scienziati credono da tempo che si trattasse di un gruppo specifico di batteri. Solo negli anni ’70, sulla base delle ricerche filogenetiche, i microbiologi divisero finalmente il gruppo dei procarioti in due domini distinti: batteri e archaea.

DPANN, un acronimo costituito dalle prime lettere dei primi cinque gruppi identificati, Diapherotrites, Parvarchaeota, Aenigmarchaeota, Nanoarchaeota e Nanohaloarchaeota, forma un superphylum che riunisce circa la metà di tutti gli archaea conosciuti. Un team di microbiologi di Istituto reale olandese per la ricerca marina Studia da vicino questo gruppo di microrganismi. Durante la loro recente ricerca, hanno fatto una scoperta sorprendente, che è oggetto di un articolo In Comunicazioni sulla natura.

Un parassita seleziona il proprio grasso

I DPANN sono molto più piccoli degli altri archaea e talvolta vengono chiamati “nanoarchae”. Sono ampiamente distribuiti in una varietà di ambienti, inclusi laghi ipersalini, corpi marini d’acqua dolce, sedimenti, siti di drenaggio delle miniere acide e sorgenti termali. Con un genoma piccolo, hanno capacità metaboliche limitate. Per questo motivo, la maggior parte di essi fa affidamento su interazioni simbiotiche con altri organismi.

In altre parole, dipendono da altri archaea per soddisfare i loro bisogni biologici. Di conseguenza, si attaccano al loro ospite per assorbire i lipidi che servono come materiali da costruzione per la loro membrana esterna. Tuttavia, non è chiaro quali lipidi o metaboliti specifici acquisiscano dall’ospite, né come l’ospite risponda all’infezione.

Fino ad ora, gli specialisti pensavano che gli archaea parassiti ottenessero qualsiasi tipo di grasso dal loro ospite. Almeno questo è quanto osservato in precedenza tra due rappresentanti della DPANN (Cavalli nanoarchici et al California. Microrchium harzensis) e i loro ospiti, che mostravano profili lipidici identici.

Tuttavia, esaminando più da vicino un altro duo di microrganismi, i microbiologi Su Ding e Joshua Hamm hanno fatto una scoperta inaspettata. Grazie ad una nuova tecnica di analisi messa a punto da Ding, sono riusciti ad ottenere una panoramica dettagliata dei grassi utilizzati dai due campioni. Questa tecnologia consente di analizzare simultaneamente tutti i lipidi, compresi i lipidi che non sono specificatamente presi di mira.

È così che hanno trovato quegli archaea Candidato per la Nanohaloarchea antartica Non contiene tutti i grassi del suo ospite Aura del lago profondo, ma solo un gruppo selezionato di essi. Successivamente, Hamm lo chiama Da “Il mangiatore schizzinoso”.

Relazione con l’interruzione della composizione della membrana dell’organismo ospite

L’assorbimento non selettivo dei lipidi da parte degli organismi ospiti non è quindi una caratteristica comune di tutti i DPANN. ” California. L’Antartide recluta selettivamente 110 tipi di lipidi nel suo ospite, circa due terzi del numero totale di lipidi.accordo ospite grasso », affermano i ricercatori nel loro articolo. Incuriositi da questa scelta, hanno poi studiato i lipidi ospiti, cresciuti con e senza parassiti.

Poi lo hanno scoperto H. lacusprofundi Reagisce molto alla presenza di parassiti. Nel tempo cambia la composizione della sua membrana, sia in termini di tipo di lipidi, ma anche in termini di quantità di ciascun tipo. Le co-colture hanno mostrato una diversità lipidica relativamente bassa durante le prime 12 ore. Ma dopo 24-48 ore di coltura, il profilo lipidico è diventato più diversificato. Ciò lo indica H. lacusprofundi Modifica la composizione della membrana in risposta alle interazioni con il parassita.

Diversità (h_Y) e privacy (§_Y) di lipidi in base all’entropia di Shannon della distribuzione di frequenza dei lipidi. Crediti: Ding et al., Nature Communications (2024)

I ricercatori sottolineano in particolare i cambiamenti nell’abbondanza di batteri e menachinoni. Il numero di queste molecole aumenta entro 24-48 ore dal contatto. ” ALa composizione lipidica subisce cambiamenti che probabilmente compensano l’elevato carico metabolico nonché l’aumento dello stress meccanico sulla membrana ospite “, loro scrivono.

Hanno anche notato cambiamenti nel grado di saturazione dei grassi. I glicerolipidi che formano doppi strati hanno mostrato un aumento del tasso di insaturazione, con conseguente aumento della fluidità della membrana e permeabilità al trasferimento di elettroni potenzialmente migliorata e quindi una respirazione più efficiente.

Potenziale impatto sulle capacità adattative dell’host

Se questi cambiamenti sono in gran parte benefici per gli archaea parassiti, potrebbero avere gravi conseguenze per l’ospite. Infatti, i cambiamenti nella loro membrana possono avere un effetto dannoso sul modo in cui rispondono ai cambiamenti ambientali, ad esempio in termini di temperatura o acidità. È necessario un lavoro futuro per determinare in che modo ciò influisce sulla stabilità della comunità microbica in condizioni mutevoli.

Il team dimostra inoltre che i cambiamenti nell’integrità della membrana potrebbero costituire un meccanismo di difesa dell’ospite. Gli archaea DPANN che assorbono i nutrienti direttamente dalle cellule ospiti richiedono l’accesso al citoplasma. Per fare ciò, formano canali nelle membrane dell’ospite. Se la membrana è più difficile da penetrare, i parassiti avranno più difficoltà ad alimentarsi.

I microbiologi sono molto entusiasti di queste nuove scoperte. ” Non solo Essi tuttavia, hanno fatto luce preliminare sulle interazioni tra i diversi archaea Essi Fornisce inoltre una visione completamente nuova dei principi di base dell’ecologia microbica », conferma Hamm.

Questo lavoro evidenzia anche il potere dell’utilizzo di approcci lipidomici non mirati per ottenere dettagli sulle dinamiche alla base del sistema di coesistenza DPANN-ospite. I ricercatori intendono applicare questa stessa tecnica ad altri sistemi simbiotici composti da altre specie DPANN. L’obiettivo è verificare se altri nanoorganismi sono ugualmente selettivi nell’assorbimento dei lipidi.