海绵和它们的微生物群：相互作用了数百万年

　　研究人员证明，海绵通过基因调控的广泛修改来对其微生物组的变化做出反应。

　　

LMU的研究人员证明，海绵通过基因调控的广泛修改来对其微生物组的变化做出反应。

多年来，越来越多的证据表明，微生物群——居住在生物体内的所有微生物的总和——以各种方式与宿主相互作用，并能影响关键的生命过程。海绵是地球上最古老的多细胞生命形式之一，同样拥有各种各样的微生物群落。由LMU地球与环境科学系和地理生物中心的助理教授Sergio Vargas和Gert教授W?rheide领导的一项新研究现在已经发现了模式生物Lendenfeldia chondrodes的分子机制，海绵通过这种机制对其微生物组的变化做出积极反应。研究人员将他们的发现视为微生物组和宿主之间系统发育相互作用的深层进化起源的指示。

海绵是一种结构非常简单的生物，在进化过程中，它在6亿多年前从动物王国中分离出来。海绵拥有参与调节海绵和微生物之间相互作用的蛋白质，这些蛋白质似乎负责海绵根据微生物组的变化改变其形态的能力。巴尔加斯说:“这表明海绵与微生物群相互作用的能力是一种进化的早期发展。”“然而，对潜在的分子机制还没有足够的研究。”研究人员把重点放在经常被饲养在水族馆里的Lendenfeldia chondrodes海绵上，研究人员现在已经研究了微生物组组成的变化是否以及如何影响海绵的基因活性。

有缺陷的微生物群引发了海绵的变化

软骨菌是一种海绵物种，其微生物群以光合蓝藻为主。它通过过滤水中的微生物来获取食物，但它的共生体也为它提供碳化合物。海绵对蓝藻的损失做出反应，例如，由于遮荫，它们的形态发生了重大变化:在目前的研究中，最初具有叶状(叶状)生长形式的蓝色海绵转变为具有明显不同微观解剖结构的白色线状形态。

利用转录组学方法，科学家们首次证明了这些变化伴随着基因调控的广泛修改。“我们观察到与免疫反应和发育有关的基因活动的变化，”巴尔加斯说。“这表明海绵可以感知其微生物组的变化，并通过发育过程积极响应它们。”研究人员怀疑，遮荫海绵改变了它们的新陈代谢，以弥补它们从共生体那里接受的碳化合物较少的事实。巴尔加斯说:“我们的发现强调了微生物群对动物营养和发育的重要性，并指出了动物及其细菌伙伴共同的深刻进化历史。”

Journal Reference:

1. Sergio Vargas, Laura Leiva, Michael Eitel, Franziska Curdt, Sven Rohde, Christopher Arnold, Michael Nickel, Peter Schupp, William D Orsi, Maja Adamska, Gert Wörheide. Body-Plan Reorganization in a Sponge Correlates with Microbiome Change. Molecular Biology and Evolution, 2023; 40 (6) DOI: 10.1093/molbev/msad138