< Terug naar vorige pagina

Project

Snelle evolutie van pesticide tolerantie bij hogere temperaturen in een aquatische invertebraat en zijn darmmicrobioom

Spelen de darmmicrobiota een rol in de snelle evolutie van tolerantie tegen stressoren in hun gastheer? Organismen worden steeds vaker blootgesteld aan meerdere antropogene stressoren. Polluenten en temperatuursverhoging zijn twee heel belangrijke antropogene stressoren, die bovendien elkaars effecten versterken: veel polluenten zijn toxischer op hogere temperaturen. Dit is van groot belang voor de huidige risico-evaluatie van polluenten in warmere gebieden en voor de toekomstige risico-evaluatie bij de opwarming van de aarde. Twee onderzoeksthema’s om de risico-evaluatie te verbeteren en meer algemeen, om het opkomende veld van multistressor ecologie te ondersteunen, worden zelden bestudeerd. Ten eerste, hoewel organismen de mogelijkheid hebben om snel tolerantie te ontwikkelen tegenover één enkele stressor, is het grotendeels onbekend of organismen ook de mogelijkheid hebben om snel tolerantie te ontwikkelen tegenover een combinatie van stressoren. Met behulp van experimentele evolutie proeven zullen we selecteren voor tolerantie tegenover een polluent, tegenover temperatuursverhoging, en tegenover hun combinatie. Daarbij zullen we testen hoe verhoogde tolerantie tegenover één of beide stressoren bepaalt hoe organismen omgaan met de hogere toxiciteit van het polluent bij een temperatuurstijging. Om mechanistische inzichten te verkrijgen, zal dit gecombineerd worden met doelgerichte analyses van expressieniveaus van genen die belangrijk zijn voor de tolerantie tegenover elk van de individuele stressoren. Ten tweede suggereren recente studies dat het darmmicrobioom mogelijk een belangrijke rol speelt in het ontwikkelen van tolerantie tegenover een stressor in de gastheer. We zullen dit naar een hoger niveau brengen en testen of de snelle evolutie van gastheer tolerantie tegenover een polluent, temperatuursverhoging en hun combinatie geassocieerd is met veranderingen in de darmmicrobioomgemeenschap. We zullen de veranderingen in de compositie van de bacteriële gemeenschappen in de darm bepalen en onderzoeken of deze geassocieerd zijn met veranderingen in de aanwezigheid van tolerante bacteriën en geassocieerde expressieniveaus van genen die betrokken zijn bij tolerantie tegenover deze stressoren. Daarnaast zullen de geïdentificeerde differentieel tot expressie gebrachte genen vergeleken worden tussen de darmmicrobiota en de gastheer. In een volgende stap zullen we onderzoeken of er een verband is tussen veranderingen in de darmmicrobioomgemeenschap en veranderingen in tolerantie van zowel het darmmicrobioom als van zijn gastheer. In een eerste benadering zullen we microbiële gemeenschappen van de darm van sensitieve gastheren opkweken buiten de gastheer onder verschillende combinaties van blootstelling aan een polluent en/of temperatuursverhoging, onderzoeken of deze bacteriën tolerantie ontwikkelen, en of deze bacteriën de tolerantie van sensitieve gastheren verhogen na inoculatie met deze bacteriën. In een tweede benadering zullen we darmmicrobiotatransplant-experimenten uitvoeren en onderzoeken of transplantatie van het darmmicrobioom van tolerante gastheren in sensitieve gastheren de tolerantie van de sensitieve gastheren verhoogt (en omgekeerd). Deze innovatieve onderzoeksonderwerpen in het veld van ecotoxicologie, global change biologie en microbiologie zullen bestudeerd worden in de watervlo Daphnia magna, een sleutelsoort in aquatische voedselwebben en een modelorganisme in ecotoxicologie, evolutionaire biologie en ecologische genomics. Deze modelsoort vertoont snelle evolutie bij blootstelling aan polluenten en hitte. De darmmicrobiota is goed bestudeerd en staat gekend om bij te dragen aan de opbouw van resistentie tegenover xenobiotica. Bovendien kunnen Daphnia klonaal reproduceren waardoor het mogelijk is om verschillende specifieke gastheergenotypen en hun geassocieerde darmmicrobioom met elkaar te vergelijken.

Datum:15 sep 2020 →  Heden
Trefwoorden:Evolutionary stress ecology
Disciplines:Microbiomen, Biologie van adaptatie
Project type:PhD project