Dictyostelium discoideum |

Vad är sociala amöber?

Sociala amöber är fascinerande organismer som tillbringar en del av sina liv som encelliga varelser och resten sammanfogas för att bilda en superorganism. Den flercelliga strukturen kryper till ett nytt område och producerar sedan fruktkroppar för reproduktion. Strukturen kallas en grex eller en snigel, men det är inte detsamma som blötdjur som kallas en snigel. Forskare upptäcker att de separata och sammanfogade organismerna har några spännande funktioner. De är av stort intresse för biologer som studerar cellkommunikation och molekylärbiologi.

Sociala amöber är också kända som cellformade slamformar (i motsats till plasmodiala slamformar). Båda typerna av organismer bildar strukturer skapade av tusentals sammanfogade celler. Celltypen bildar en flercellig snigel som är synlig för blotta ögat men är liten. Den plasmodiala typen bildar ett plasmodium, som väsentligen är en enorm cell eller cytoplasma som innehåller flera kärnor. Plasmodiet är tydligt synligt för ögat utan öga och är ibland gult eller orange. Det är förmodligen vad de flesta biologistudenter tänker på när de hör uttrycket "slamform". Cellformen är dock definitivt värd att studera.

De sociala amöben som jag beskriver i den här artikeln är vetenskapligt kända som dikyostelid och tillhör klassen Dictyostelida. Ordet "amöben" (eller amöben) i deras vanliga namn betyder organismer med amoeboidceller. Det hänvisar inte till organismer i släktet Amoeba.

Livscykeln för en social amöba eller cellformad slamform |

Amoeboid-scenen

Folk kanske känner till amoeboidceller från sin studie av biologi i skolan. Amoebas och besläktade organismer är encelliga varelser som rör sig genom att utöka projektioner som kallas pseudopoder, i vilka deras cytoplasma flyter. De är rovdjur som omger och fångar sitt byte med pseudopoder. Rovet kommer in i en matvakuol, som smälter den fångade organismen.

Sociala amebor finns över hela världen. De enskilda amöbena lever i det övre skiktet av jorden, på lövdetritus och på djurmassa. De livnär sig av bakterier. De reproduceras genom binär klyvning eller processen att delas upp i hälften. Ameborna verkar spendera större delen av sitt liv som separata organismer. Om de går tom för mat sker dock en dramatisk förändring. Tiotusentals av organismerna strömmar mot en gemensam punkt och bildar en växande hög. Högen tipsar så småningom att bilda en snigelliknande struktur eller en grex.

John Tyler Bonner var en pionjär i studiet av sociala amebor och har gjort många filmer av deras aktivitet. Några av hans klipp av de olika stadierna i livscykeln visas i videon nedan.

Slug eller Grex-scenen

Slugan lockas till värme, ljus och fuktighet. Den rör sig till jordytan och reser sedan till ett nytt område som kan ha en bättre bakteriekälla för mat. När den hittar en lämplig plats skjuter den sin främre spets in i underlaget, bildar en stjälk och lyfter resten av kroppen i luften. Strukturen kallas nu en fruktkropp istället för en grex eller snigel.

Cellerna i sorusen (det utvidgade avsnittet på toppen av fruktkroppen) förändras till sporer och släpps ut i miljön. Sporer har en skyddande vägg och är mer motståndskraftiga mot miljöspänningar än ameborna är. En spore frisätter en amoeboidcell efter att den landar på ett lämpligt underlag. Fruktkroppens stjälk dör. I huvudsak avger de amoeboidceller som bildade stjälken sina liv för att höja och rädda de andra cellerna i fruktkroppen.

Bildning av sniglar (inget ljud)

Dictyostelium discoideum är en social ameba och en modellorganism. Många av upptäckterna om sociala amöber har gjorts i denna art, som upptäcktes på förfallna löv 1933 i North Carolina. Amoeban är kort sagt känd som Dicty.

Grundare Cells and Slug Production

Många frågor omger Dictyostelium discoideums livscykel och andra sociala amöber . Många av dem rör snigeln, vilket är en ovanlig struktur. En fråga av intresse är orsaken till amöbenrörelsen mot en gemensam punkt under bildandet av en snigel. Forskare har upptäckt att åtminstone en del av svaret är produktion av en kemikalie som kallas cyklisk AMP, eller cyklisk adenosinmonofosfat.

De första cellerna som släpper kemikalien kallas grundarcellerna. När en annan cell upptäcker kemikalien rör den sig mot en grundarecell och släpper i sin tur cyklisk AMP själv. Som ett resultat lockas andra celler av kemikalien och rör sig mot den. När processen upprepas bildas ett celltåg efter en grundarecell. Dessa celler går så småningom samman och bildar en snigel.

Även om det alternativa namnet för sociala amöber är cellformade slamformar, till skillnad från sanna mögel, är organismerna inte svampar. Deras klassificering är kontroversiell, men de anses ofta vara protister.

Sentinelceller

När en snigel migrerar kan den stöta på farliga bakterier och gifter. Lyckligtvis innehåller snigeln vaktceller. Dessa absorberar både bakterier och gifter och slipps så småningom bort från den flercelliga strukturen när den rör sig. Andra celler tar sedan över rollen som en vaktpost. Sentinelceller har liknats med immuncellerna i vår kropp, som arbetar för att skydda oss från infektion.

Bonde Slugs

Bakterier i bondesneglar

I de flesta sniglar som är bildade i naturen är fruktkroppen som bildas mer eller mindre fri från bakterier på grund av verkan från sentinelcellerna. Cirka en tredjedel av sniglarna som har undersökts behåller inte bara ett betydande antal bakterier utan verkar dock uppmuntra deras närvaro.

Sniglarna i den mindre gruppen samlar bakterier, transporterar dem utan att skada dem och skördar (äter) dem bara vid rätt tidpunkt. Några av bakterierna kommer in i sporerna i sorusen, vilket ger mat till amoeboidcellerna som utvecklas från sporerna. Processen har jämförts med en primitiv jordbruksform och sniglarna kallas jordbrukare.

Tävling mellan sniglar

Forskare har gjort en intressant upptäckt om Dicty-sniglar som består av kloner (genetiskt identiska organismer). Sniglarna är jordbrukare. De innehåller bakterier som producerar ett toxin som hämmar tillväxten av sniglar utan jordbrukare. I detta fall sker samarbete inom snigeln och konkurrens sker mellan olika sniglar. Funktionerna hos bönder verkar vara komplexa. Till viss del verkar de också variera beroende på omständigheterna. Mer forskning krävs för att förstå deras beteende.

Dictyostelium discoideum sniglar |

Våra resultat antyder att framgångsrikt jordbruk är en komplex evolutionär anpassning eftersom det kräver ytterligare strategier, som att rekrytera tredje parter, för att effektivt försvara och privatisera grödorna.

- David Queller och Joan Strassmann, via Washington University i St. Louis och phys.org

Symbiotiska bakterier och resistens mot toxin

En forskargrupp från Washington University i St. Louis har funnit att bonde-sniglar har färre sentinelceller än icke-bonde-sniglar, vilket kan betraktas som en nackdel. Forskarna fann dock en symbiotisk och hjälpsam bakterie med namnet Burkholderia i bondesneglar. Symbiotiska organismer lever tillsammans. I detta fall skyddade bakterien bönderna från gifter.

Forskarna upptäckte att när bonde sniglar med Burkholderia utmanades med ett toxin, de producerade samma antal livskraftiga sporer som när de inte utsattes för toxinet. Å andra sidan producerade icke-jordbrukarna färre livskraftiga sporer när de utmanades med ett toxin. När Burkholderia- bakterierna i bönderna dödades av ett antibiotikum, uppförde bönderna precis som icke-jordbrukarna med avseende på deras svar på exponering av toxin.

Fruktkroppar av Dictyostelium discoideum som växer på svart agar |

Lektins roll i bakterieskydd

Bakterier och andra mikrober lever i tarmen. De bildar ett samhälle som kallas tarmmikrobiomet. Det är känt att mikroberna i samhället har viktiga fördelar för oss och kan påverka våra liv på ytterligare sätt som ännu inte har upptäckts. Vissa sociala amöber verkar ha motsvarigheten till ett mikrobiom. Det finns dock några förbryllande aspekter av detta mikrobiom.

En obesvarad fråga är hur en snigel vet att vissa bakterier som kommer in i den ska förstöras och andra bör hållas vid liv. Hur vet en bonde "snälla" vilka bakterier att döda och vilka de ska behålla?

Ny forskning vid Baylor College of Medicine antyder att kemikalier som kallas lektiner kan spela en roll i skyddsprocessen. De fann att två proteiner som tillhörde en klass lektinmolekyler som kallas discoidiner var hundra gånger mer koncentrerade på jordbrukare än i icke-jordbrukare. Discoidiner binder till sockerarter, inklusive de som finns på ytan av bakterier. De täcker önskvärda bakterier i snigeln och skyddar dem från förstörelse.

Lektinbelagda bakterier inuti ameban förblir levande längre än bakterier utan beläggning och kan överföra genetiskt material till amöben.

- Dr. Adam Kuspa, Baylor College of Medicine

DNA-nät

Forskarna i Baylor College har gjort en annan intressant upptäckt. De har funnit att sociala amöber - eller åtminstone de i deras studie - kan skapa nät av DNA (deoxyribonukleinsyra) som innehåller antimikrobiella granuler. Nätarna fångar och förstör bakterier. Båda upptäckterna av Baylor College är ganska nyligen. Mer forskning behövs definitivt, men de inledande upptäckterna är spännande.

Potentiella fördelar med att studera sociala amebor

Det finns massor av obesvarade frågor om biologiska sociala amebor och många upptäckter som måste klargöras. Även om forskare gör framsteg när det gäller att identifiera och förstå aktiviteterna i organismerna och deras sniglar, är deras kunskap ofullständig. Det är intressant att upptäcka att så små och tydligen enkla organismer som sociala amebor trots allt inte är så enkla.

Amoebor har eukaryota celler (sådana som innehåller membranbundna organeller), som vi gör. Dessutom tillverkar vi många av samma kemikalier som amöben producerar. Kommunikation via kemikalier är viktig i människokroppen, eftersom det är mellan sociala amebor. Upptäckter i organismerna kan därför vara till hjälp för biologer som studerar mänskliga celler, molekyler och gener. Att lära sig mer om organismerna skulle vara mycket intressant. Det skulle vara underbart om det också hjälpte oss.

referenser

Introduktion till slamformar från University of California Museum of Paleontology

Byter från en ameba till en grex från Indiana Public Media

Sentinelceller, symbiotiska bakterier och toxinresistens från PubMed, National Institute of Health

Amoebas odlar bakterier och bär vakter för att skydda grödor från nyhetstjänsten phys.org

Lektiner hjälper sociala amöber att etablera sitt eget mikrobiom från Bayer College of Medicine