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Hin zum Verstehen eines ultimativ einfachen Metaorganismus: Einfluss von symbiotischen Mikroben und Algen auf die Entwicklungsprozesse von Hydra und ihrer Anpassung innerhalb des Wirts.

Zwischenartliche Interaktionen im Süßwasserpolypen Hydra zwischen symbiotischen Algen und Wirtszellen, war ein jahrzehntelanges Forschungsthema, da sie nicht nur Einblicke in das grundlegende, für Interaktionen wichtige Toolkit geben, sondern auch für das Verständnis der daraus resultierenden evolutionären Selektionsprozesse relevant sind. Ein langfristiger Erhalt von symbiotischen Verbindungen ist nicht nur in der Zweiparteieninteraktion von Hydra und symbiotischen Algen relevant, sondern auch in komplexeren Systemen mit stabil assoziierten Bakterien. Das Studium symbiotischer, zwischenartlicher Wechselwirkungen in Hydra kann daher ein paradigmatisches Beispiel für eine komplexe symbiotische Gemeinschaft sein, welche die Gesundheit und Entwicklung des Wirtes beeinflusst. Ausgehend von einem der klassischen Modellsysteme in der Entwicklungsbiologie haben wir Hydra in den letzten Jahren genutzt, um Wirt-Mikroben-Interaktionen zu erforschen. Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass Epithelien und Komponenten des angeborenen Immunsystems mit Hilfe eines komplexen genetischen Netzwerkes eine aktive Rolle bei der Auswahl der passenden Mikrobiota spielen. Diese Arbeit hat zu einem Paradigmenwechsel in der evolutionären Immunologie beigetragen:

Die Komponenten des angeborenen Immunsystems, mit seinen wirtsspezifischen antimikrobiellen Peptiden, scheinen sich in ursprünglichen Metazoan entwickelt zu haben um die ansässigen, vorteilhaften Mikroorganismen zu kontrollieren und nicht um sich gegen Schädlinge verteidigen zu können. Trotz all dieser Einblicke in einen letztlich einfachen Metaorganismus waren wir noch immer nicht in der Lage aus den zusammenhängenden Informationen ein mechanisches Verständnis der Wirt-Mikroben-Interaktionen zu formen. Um gemeinsame Prinzipien der Symbiogenese und ihrer Verbindungen zur Metaorganismus-Entwicklung zu verstehen untersuchen wir die Auswirkungen von symbiotischen Mikroben und Algen auf Entwicklungsprozesse in Hydra.

Die Aufklärung dieser Fragen wird nicht nur zu unserem Verständnis der genetischen Basis der mikrobiellen Artenbildung und der Anpassung innerhalb der eukaryotischen Wirte beitragen, sondern auch konzeptionelle Einblicke in die Wirkung von nützlichen Mikroben auf die Wirtsentwicklung und die Komplexität von Wirt-Mikroben-Interaktionen im Allgemeinen geben.

Wissenschaftler

Jay Bathia

Doktoranden
Universität Kiel Zoologisches Institut

Dr. Peter Deines

Postdoktoranden, Assoziierte Nachwuchswissenschaftler
Universität Kiel Zoologisches Institut

Jinru He

Doktoranden
Universität Kiel Zoologisches Institut

Risa Taira

Doktoranden , Alumni
Universität Kiel Zoologisches Institut

Publikationen

2017

Temperate phages as self-replicating weapons in bacterial competition.

Li XY, Lachnit T, Fraune S, Bosch T C G, Traulsen A, Sieber M (2017); J R Soc Interface, 14(137). doi: 10.1098/rsif.2017.0563

Spontaneous body contractions are modulated by the microbiome of Hydra.

Murillo-Rincon A P, Klimovich A, Pemöller E, Taubenheim J, Mortzfeld B, Augustin R, Bosch T C G (2017); Scientific Reports, 7(15937). doi:10.1038/s41598-017-16191-x

FeaturedA secreted antibacterial neuropeptide shapes the microbiome of Hydra.

Augustin R, Schröder K, Murillo Rincón A P, Fraune S, Anton-Erxleben F, Herbst E M, Wittlieb J, Schwentner M, Grötzinger J, Wassenaar T M, Bosch T C G (2017); Nat Commun., 8(1):698. doi: 10.1038/s41467-017-00625-1

2016

The Origin of Mucosal Immunity: Lessons from the Holobiont Hydra.

Schröder K, Bosch T C (2016); MBio., 7(6):e01184-16. doi: 10.1128/mBio.01184-16

Transitioning from Microbiome Composition to Microbial Community Interactions: The Potential of the Metaorganism Hydra as an Experimental Model.

Deines P, Bosch T C G (2016); Front. Microbiol., 7:1610. doi: 10.3389/fmicb.2016.01610