Ernährung und Mikrobiom: Auswirkungen auf Verhalten und Immunsystem

• Antragstellerin: Dr. Paula Cabral Eterovick, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546565602

Seit ihrer Entstehung haben sich Tiere zusammen mit symbiotischen/kommensalen Mikroorganismen entwickelt. Dies führte zu einer komplexen wechselseitigen Beziehung, bei der Tiere die Besiedlung bestimmter Teile ihres Körpers durch Mikroorganismen bis zu einem gewissen Grad kontrollieren. Die Gemeinschaften der Mikroorganismen hingegen, sogenannte Mikrobiome, nehmen wiederum Einfluss auf u. a. Nährstoffassimilation, Immunabwehr und Verhalten des Wirtes. Die Verfügbarkeit von Nahrung und ihr Nährwert sind für die Gesundheit des Wirts und für ihre Mikrobiome von grundlegender Bedeutung und werden wahrscheinlich durch Umweltveränderungen beeinflusst. Daher plane ich den Einfluss von Nahrung mit unterschiedlichen Nährwerten und Proteininhalten auf die Zusammensetzung des Mikrobioms des Wirtes, seiner Genexpression und der Proteinsynthese (sowohl vom Wirt als auch vom Mikrobiom) zu untersuchen. Ich möchte dabei testen, ob die beobachteten Effekte der verschiedenen Nahrung sich in der Überlebensfähigkeit des Wirts und seiner Mobilität (d. h. der Fähigkeit, Raubtieren zu entkommen) und seiner Immunantwort gegenüber einer Pathogeneinfektion widerspiegeln. Da Amphibienlarven gute Indikatoren für die Gesundheit eines Ökosystems sind, werde ich Larven (Kaulquappen) von Rana temporaria als Modellorganismen verwenden. Ich werde den Pilz Batrachochytrium dendrobatidis, der verantwortlich für viele Rückgänge von Amphibienpopulationen und Aussterbung von Amphibienarten Rund um die Welt ist, als Erregermodellorganism verwenden. Ich werde frisch geschlüpfte Kaulquappen aus fünf Laichballen verwenden, die anfangs im Wasser des ursprünglichen Lebensraums gehalten werden, um eine natürliche Zusammensetzung des Mikrobioms zu ermöglichen. Anschließend werden die Kaulquappen aus jedem Laich einzeln bis zur Metamorphose in gefiltertem Leitungswasser aufgezogen, und dabei mit einer von drei Nahrungstypen mit unterschiedlichem Nährwert und Proteininhalt gefüttert. Sowohl die Körperkonstitution, die Entwicklungsrate, die Mobilität und die Immunabwehr von Kaulquappen und Jungfröschen als auch die entstehende Mikrobiome und potenziellen Stoffwechselwege (Reihenfolge chemischen Reaktionen), die den beobachteten Ergebnissen zugrunde liegen, werden zwischen Laichen und Futterbehandlungen verglichen. Ich erwarte, dass die Änderungen in Stoffwechselwege unter verschiedene Versuchsgruppen verknüpft mit physiologischen/verhaltensbezogenen Reaktionen des Wirts sind. Dadurch werden neue Informationen über die wichtige Rolle von Mikrobiomen für die Gesundheit eines Wirts unter unterschiedlichen Szenarien der Nahrungsverfügbarkeit gesammelt. Diese Ergebnisse werden das Wissen über die Wirts-/Mikrobiomevolution und ihren potenziellen Beitrag zum Überleben der Arten in einer sich verändernden Welt erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen