Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

5-6. szám - LIII. Hidrobiológus Napok: „A hidrobiológia szerepe a víz-stratégiákban” Tihany, 2011. október 5–7.

44 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 5-6. SZ. Rejtett genetikai diverzitás a galléros ostorosoknál - a Codosiga botrytis élet­ciklusa, funkcionális ultrastruktúrája és molekuláris leszármazási viszonyai. Kiss Áron Keve', Ács Éva 2, Kiss Keve Tihamér 2, Frank Nitsche' 'University of Cologne, Biocentrum, Department General Ecology, Zülpicher Str. 47/b, 50674, Cologne, Germany 2MTA Duna-kutató Intézet, 2131 Göd, Jávorka S. u. 14. Kivonat: A galléros ostorosok az édesvízi és tengeri plankton közösségek anyagforgalmilag jelentős egysejtű csoportját alkotják. A modern leszármazásta­ni vizsgálatok alapján az állatokhoz legközelebb álló egysejtű csoport, vizsgálatuk kiemelt érdeklődésre tart számot. A Codosiga botrytis a legelső­ként leírt galléros ostoros, és édesvizekben az egyik leggyakrabban előforduló faj. A kutatás során 10, a világ különböző helyeiről - köztük több fosz­szilis, fagyott permafroszt talajból - származó C. botrytis törzs életciklusát, ultrastruktúráját, és molekuláris filogenetikai viszonyait vizsgáltuk. A 18S rDNS gén alapján készített filogenetikai törzsfa szerint a C. botrytis törzsek elkülönült monofiletikus ágat képviselnek a galléros ostorosokon be­lül. Az egyes törzsek közti genetikai távolság nagy (3-15% különbség), a morfofaj komplexet 6 kriptikus faj alkotja. A törzsek fenotípusos tulajdon­ságai meglehetősen hasonlóak: hasonló életciklus, általános morfológia és ultrastruktúra jellemző; apró eltérések a magszerkezetben és a ciszták szer­kezetében vannak. A morfofaj szélsőségesen polimorf, összetett életciklussal és változatos életformákkal jellemezhető. Vizsgálataink során közel 40 különböző életformát találtunk, melyek nagy része nem csak strukturálisan, de funkcionálisan is különböző. Kulcsszavak: galléros ostoros, Codosiga botrytis, filogenetika, kriptikus faj, metazoa.. Bevezetés A galléros ostorosok (choanoflagelláták) a heterotróf os­torosok egy igen régóta ismert, egységes sejtszerkezetü és egységes leszármazási eredetű csoportja. Jellegzetességük az egyetlen hosszú ophistokont ostor, és az azt körülölelő, mikrobolyhokból álló gallér. A környezeti mintákban gyak­ran előforduló, nagy egyedszámokat elérő, kozmopolita csoport, mely elsősorban a tengeri és az édesvízi plankton anyagforgalmában játszik fontos szerepet. Gallétjuk segítsé­gével egyedülálló táplálkozásökológiai niche-t töltenek be a vizekben: a mikrobolyhokból álló koszorúra a legkisebb szerves részecskék is fel tudnak tapadni, így a többi élőlény számára nehezen felvehető ultramikrobaktérium - vírus ­kolloidális szerves anyag mérettartományban is képesek le­gelni. A többsejtű állatokkal való szoros rokonságukat a szi­vacsok űrbelének galléros ostoros sejtjei alapján már régóta feltételezték (Dujardin, 1841); a metazoa-choanoflagelláta testvérkapcsolatot a molekuláris filogenetikai vizsgálatok is megerősítették (King és mtsai, 2009). Az elsőként leírt gal­léros ostoros faj a Codosiga botrytis (Ehrenberg, 1838) Kent, 1880. Ez az egyik leggyakrabban előforduló édesvízi faj, de tengerben, brakkvízben és talajokban is megtalálha­tó. Anyagforgalmi szerepe jelentős lehet; a Duna plankton­jában a tavasz végi - koranyári időszakban a legnagyobb biomasszát elérő heterotróf ostoros (Kiss és mtsai, 2009). A Codosiga nem filogenetikai helye a galléros ostorosokon belül ezidáig ismeretlen. Említésre méltó, hogy a galléros ostorosok magyarországi kutatásának komoly hagyományai vannak: id. Entz Géza (1883) dolgozata és Francé Rezső (1897) galléros ostoros monográfiája a mai napig nemzet­közi szinten is idézett müvek. A jelen dolgozat során 10 Codosiga botrytis törzset izo­láltunk a világ különböző helyeiről, köztük 5 modernkori, és 5 fagyott permafroszt talajból származó fosszilis törzset. Vizsgálatunkban a következő kérdésekre kerestük a választ: Hol helyezkedik el a Codosiga botrytis a gallérok ostorosok törzsfáján? Mekkora a törzsek közti genetikai variabilitás? Felismerhetők-e biogeográfiai mintázatok, különböznek-e a fosszilis törzsek a modern koriaktól? Milyen fenotípusos különbségek vannak a törzsek között ultrastrukturális, élet­ciklusbeli ill. autökológiai szempontból? Anyag és módszer A törzseket a következő helyekről izoláltuk: Fosszilis tör­zsek (A1-A5): fosszilis szibériai permafroszt talaj (28-32 ezer éves). Modernkori törzsek: Ml — szibériai talaj, M2 - marok­kói talaj, M3 - Montevideo, brakkvíz, M4 - Rajna folyó, Né­metország, édesvíz, M5 - Grönland, édesvíz. A klóntenyésze­teket mikromanipulátor segítségével történő átoltással hoztuk létre. A filogenetikai elemzéshez mind a 10 törzs 18S rDNS génjének teljes szekvenciáját meghatároztuk, ill. az 5 modem kori törzs esetén (M1-M5) a 18S gén mellett a 28S rDNS, a Hsp90 és az •-tubulin gének bázissorrendjét is meghatároztuk. A 18S rDNS és a konkatenát multigén törzsfa készítése maxi­mum likelyhood ill. Bayes-i modellel történt. A szekvencia meghatározás, ill. a filogenetikai analízis részletei Quintela-A­lonso és mtsai (2011) munkájában megtalálhatók. A törzsek morfológiai és ultrastrukturális vizsgálata áteső megvilágítású szuper-felbontású fénymikroszkóppal történt, videofelvételek készítésével és elemzésével. A módszer részletesebb ismerteté­se Brabender és mtsai (2012) munkájában olvasható. Eredmények Leszármazási kapcsolatok A 18S rDNS gén szekvenciája alapján készített törzsfán a Codosiga törzsek egyetlen monofiletikus kládot alkotnak, 100/1,00 ML/ Bayes-i bootstrap értékekkel. A klád az édes­vízi, nagyobbrészt háznélküli galléros ostoros szekvenciák csoportjában van (Monosiga, Desmarella törzsek, Salpin­goeca amphoridium), egyelőre bizonytalan helyen. A gene­tikai különbség a legközelebbi nemektől -40%-os. A Codo­siga kládon belül is igen nagy genetikai távolságok észlel­hetők (3-15 % különbség), melyből kriptikus fajok meglé­tére következtethetünk. A morfofaj-komplex 6 kriptikus fi­logenetikai fajra bontható. A típusfaj neotipizálása mellett 5 új faj leírására kerül sor, ezek leszármazási viszonyai a kö­vetkezők: A Codosiga fossila (Al és A4 törzsek, megegye­ző szekvencia) mintegy 3% távolságra található a Codosiga Siberia (Ml) fajtól, egy kládot alkotva. Az előző klád test­vérkládját a szintén kis genetikai távolságokkal (3%) elkü­lönülő Codosiga gharaba (M2) és a minimális intraspecifi­kus különbségeket mutató Codosiga akureyii (A2, A3, A5, M5) alkotja. A fenti két nagyobb klád külcsoportját a Codo­siga estuarii (M3) törzs adja bő 10%-os szekvencia különb­séggel, míg mindezen kládok külcsoportját képezi az új Co­dosiga botrytis típustörzs, mintegy 15%-os távolsággal. A leszármazástani kapcsolatok nem tükröznek semmilyen nyilvánvaló filogeográfiai mintázatot. A fosszilis törzsek nem különböznek szignifikánsan a modem koriaktól (lásd Codosiga akureyii). A konkatenát multigén törzsfa megerő­síti a 18S rDNS alapján készített törzsfa eredményeit: Az öt modernkori Codosiga törzs egyetlen monofiletikus kládon helyezkedik el, édesvízi háznélküli galléros ostoros genusok a legközelebbi rokonok. A Codosiga törzsek és a legköze­lebbi genusok között 70-80%-os szekvencia különbség van a 4 génben, míg a vizsgálatban külcsoportnak használt me­tazoákon belül csak 30-40%-os a különbség. Fenotípusos tulajdonságok Az igen részletes és nagyfelbontású mikroszkópos vizs­gálattal sikerült feltárni a Codosiga botrytis morfofaj-komp­lex életciklusát (1. ábra). A klasszikusan C. botrytis-ként is­mert nyélen ülő, trophozoitcsokrot tartalmazó kolónia az

Next

/
Thumbnails
Contents