Experimentelle Wirt-Parasit Ko-Evolution in einer sich verändernden Umwelt

Description: Parasiten sind Organismen, die auf Kosten anderer leben und wachsen. Sie vermindern damit unter anderem das Wachstum, die Fortpflanzung oder Lebensdauer ihrer Wirte. Allgemein bezeichnet man diese Verminderung als Virulenz. Parasiten unterliegen wie ihre Wirte einem ständigen Wandel, der durch Anpassungen der Immunabwehr des Wirts und der Infektionsstrategien des Parasiten gekennzeichnet sind und als Koevolution bezeichnet werden. Diese Koevolution kann durch Umweltfaktoren wie Temperatur sowie weitere Organismen beeinflusst werden. Während es schon zahlreiche Untersuchungen zum Einfluss von akutem Hitzestress gibt, sind Studien über den permanenten Einfluss noch rar. Mit meiner Arbeit sollte sowohl der akute als auch der permanente Einfluss von Temperaturanstieg und Hitzestress auf eine Parasit-Wirtsbeziehung untersucht werden. Ich habe die Anpassung des Parasiten und die Virulenz an Hitzestress mit klassisch experimentellen und mathematisch/statistischen wie auch mit molekularen Methoden betrachtet. Ich konnte zeigen, dass ein akuter Hitzestress schädlicher für meinen Parasiten als den Wirt ist. Allerdings kann der Parasit sich an permanenten Hitzestress anpassen, aber auch seinem Wirt weniger Schaden zufügen. Damit sichert der Parasit sein Überleben. In einem zweiten Experimentkomplex habe ich verschiedene Infektionsversuche durchgeführt, um den Einfluss der Wirtsdichte und anderen Parasitenarten auf die Virulenz und damit die Verbreitung des Parasiten zu untersuchen. Dabei konnte ich zeigen, dass unter bestimmten Bedingungen der Parasit weniger Schaden verursachen und die Fähigkeit zu infizieren verlieren kann. Somit ist der Parasit an die Verbreitung des Wirts gebunden. Zum ersten Mal konnten damit bestehende theoretische Daten experimentell belegt werden. Desweiteren beeinflussen verschiedene Parasitenarten in ihrer Infektionsleistung gegenseitig. Diese Untersuchungen tragen zum Verständnis von Beziehungen zwischen Arten bei und ermöglichen uns eine Abschätzung der Änderung von Virulenz und Koevolution von Parasiten und ihren Wirten. Diese Arbeit trägt damit zur Aufklärung der Entwicklung von bestimmten Parasit-Wirtsbeziehungen in unserer heutigen sich ständig wandelnden Umwelt bei.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Antagonistische Wirkung ? Gewässerökologie ? Parasitologie ? Genetik ? Symbiose ? Temperaturabhängigkeit ? Wimpertierchen ? Wirtsorganismus ? Stress ? Bakterien ? Hydrobiologie ? Extremwetter ? Anpassungsfähigkeit ? Evolution ? Immunsystem ? Parasit ? Populationsdichte ? Studie ? Vergleichsanalyse ? Pathogenität ? Wirkungsanalyse ? Schädlingsbefall ? Biologische Anpassung ? Phänotyp ? Phylogenese ? Ausbreitungsvorgang ? Infektion ? Ökologischer Faktor ? Persistenz ? Population ? Umweltveränderung ? Lebenserwartung ? Vermehrung ? Co-evolution ? Host ? Koevolution ? Art [Spezies] ? Zeitverlauf ? Überlebensfähigkeit ? Benefit ? Virulence ? Paramecium ? Caedibacter ? Wasserforschung ? Paramecium tetraurelia ? Wechselwirkung ? Caedibacter taeniospiralis ? Temperaturerhöhung ? Gentransfer ?

Region: Sachsen

Bounding boxes: 10.40664° .. 10.40664° x 49.29433° .. 49.29433°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (Mitwirkende)
• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universite Montpellier II - Sciences et Techniques du Langedoc (Mitwirkende)
• University St. Petersburg (Mitwirkende)
• Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Evolution und Biodiversität (Mitwirkende)

Time ranges: 2010-05-01 - 2014-02-28

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Experimental host-parasite coevolution in a changing environment
  Description: Interactions between hosts and their parasites typically involve conflict over transfer of resources from the host to the parasite. By definition, this transfer is unilateral from the host to the parasite, and the host receives nothing in return. However, this may be an oversimplifying picture; in many systems, variation exists in the costs imposed by the parasite, and in some cases there are even potential benefits. Genetic factors, parasite transmission mode and environmental conditions are affecting the symbiont-mediated effects on host fitness on both phenotypic and evolutionary level. Therefore, depending on the net effect of costs and benefits, the outcome may shift from antagonistic (parasitism) to neutral (commensalism) or to even positive (mutualism) with important consequences, both in terms of epidemiology and (co)evolution. Phylogenetic analysis indicates that evolutionary transitions from parasitism to benevolence involve radically changed parasite transmission. Our experimental evolution study on Paramecium and Holospora supports this view. The parasite nearly entirely lost horizontal transmission capacity in a treatment favouring vertical transmission and low virulence. This illustrates potentially profound effects of environmental conditions on parasite evolution. We further determined context-dependent costs of a vertically transmitted parasite. Vertically transmitted parasites are supposed to evolve reduced virulence or compensate fitness costs imposed on the host. We examined different strains of the host species Paramecium tetraurelia, a common freshwater ciliate, infected with the obligate intracellular bacterium Caedibacter taeniospiralis. This parasite is located in the cytoplasm of its host and vertically transmitted. Fitness of infected and uninfected P. tetraurelia was measured and the fitness-reduction/virulence was calculated at five different temperatures including a host stress temperature. In these experimental populations, we demonstrate universal fitness costs along a temperature gradient, which necessitates universal cost compensation. We also provide a possible cost compensator, the killer trait, which eliminates uninfected competitors. However, the loss of infection indicates that cost compensation is impossible at acute heat stress, thereby restricting conditions for parasite persistence. Therefore, we also tested how the vertically transmitted parasite evolved in stress and optimum temperature conditions. Caedibacter was able to adapt to high temperature conditions by increasing its number in the populations but having the similar virulence level than parasites evolved in optimal conditions. Acute and intense stress might harm the parasite and cause its extinction but the parasite is able to evolve and adapt to stress conditions. This study supports our knowledge of host-parasite interactions and allows a more strict estimation of virulence and parasite evolution in different environmental conditions. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1059614

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.46
• Findability: 0.49

  • Title: 0.00
  • Description: 0.33
  • Identifier: false
  • Keywords: 0.63
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.