Capsaspora owczarzaki

Capsaspora owczarzaki

Capsaspora owczarzaki

Systematik
ohne Rang: Filozoa
ohne Rang: Filasterea
ohne Rang: Ministeriida
Familie: Capsasporidae
Gattung: Capsaspora
Art: Capsaspora owczarzaki
Wissenschaftlicher Name der Gattung
Capsaspora
Hertel, Bayne & Loker 2002[1]
Wissenschaftlicher Name der Art
Capsaspora owczarzaki
Hertel, Bayne & Loker 2002[1]

Capsaspora owczarzaki ist eine Spezies einzelliger Eukaryoten, die als unter den nächsten einzelligen Verwandten der Tiere eine phylogenetische Schlüsselposition in unserem Verständnis des Ursprungs der tierischen Vielzelligkeit einnehmen. Zusammen mit der Art Ministeria vibrans gehört er zur Klade Filasterea (siehe „§ Systematik“ unten). Diese Spezies amöboider Protisten hat entscheidend dazu beigetragen, die Natur des letzten einzelligen Vorfahren der Tiere zu enträtseln, der sich als viel komplexer erwiesen hat, als bisher angenommen. Capsaspora owczarzaki ist die einzige Spezies in der Gattung Capsaspora die somit monotypisch ist.[2][3][4]

Beschreibung

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C. owczarzaki wurde ursprünglich als amöbenartiger „Symbiont“ der Süßwasserschnecke Biomphalaria glabrata beschrieben. Die Amöben wurden aus der Hämolymphe der Schnecken gewonnen, die ursprünglich in Puerto Rico gesammelt wurden.[5][6]

Lebenszyklus von C. owczarzaki

Der Lebenszyklus von C. owczarzaki umfasst, wie 2017 herausgefunden, drei verschiedene Stadien mit drei verschiedenen Zelltypen.[7] Unter Kulturbedingungen kriechen die amöboiden Zellen von C. owczarzaki mit ihren Filopodien über das Substrat und vermehren sich aktiv bis zum Ende der exponentiellen Wachstumsphase. Dann beginnen sich die Zellen abzulösen, indem sie die verzweigten Filopodien zurückziehen und sich zu einer Zyste umformen. Während dieser zystischen Phase wird die Zellteilung eingestellt. Andererseits können die Amöben auch (ausgelöst durch unbekannte Faktoren) aktiv miteinander aggregieren und ein multizelluläres Aggregat bilden, wobei sie ein unstrukturiertes extrazelluläres Material absondern, das einen direkten Zell-Zell-Kontakt zu verhindern scheint. Zellen von C. owczarzaki im amöboiden Filopodien-Stadium wurden als 3 bis 5 μm große Amöben beschrieben mit einem Kern von ⅓ - ½ des Zelldurchmessers, der einen zentralen Nukleolus hat. Außer den langen verzweigten Filopodien haben sie Mitochondrien mit abgeflachten Cristae, zahlreichen Phagosomen, Lipidvakuolen, Glykogengranula und einem Golgi-Apparat.[5][6] Die zystischen Zellen sind 4 bis 5 μm groß und haben eine doppelte Wand: die äußere ist dünn, unregelmäßig und locker befestigt, die innere ist dicker und glatt.[8]

Systematik

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Phylogenetischer Baum mit der Gattung Capsaspora

C. owczarzaki ist zusammen mit Ministeria vibrans Mitglied des Taxons Filasterea.

Das Taxon Filasterea Cavalier-Smith, 2008 wurde eingerichtet, um die Gattung Ministeria und den amoeboiden Protisten Capsaspora owczarzaki in ein gemeinsames Taxon zu überführen (Shalchian-Tabrizi et al. 2008). 2017 wurde in die Klade die neu beschriebene Gattung Pigoraptor aufgenommen (Hehenberger et al. 2017).[9]

Diese Klade ist eine Schwestergruppe der Filozoa (Metazoa und Choanoflagellata), siehe Abbildung.

Ursprünglich wurde C. owczarzaki in die Nucleariida klassifiziert.[6] Spätere molekulare Phylogenien (auf Basis ribosomaler DNA) ordneten C. owczarzaki jedoch näher bei den Tieren ein als die übrigen Nucleariida.[1][10][11] Schließlich zeigte eine phylogenetische Multigen-Analyse mit einer Reihen von Mitgliedern der Opisthokonta eindeutig, dass C. owczarzaki nicht zu den Nucleariida, sondern zu den Holozoa gehört.[12][13] Dies wurde später durch phylogenomische Analysen bestätigt,[14][15] von denen eine die Gattung Capsaspora als Schwestertaxon der Gattung Ministeria ansiedelte.[15] Zusammen bilden beide die Klade Filasterea, die wiederum die Schwestergruppe der Filozoa ist.[16][17][18]

Der Referenzstamm C. owczarzaki von ist ATCC 30864.[19]

Anwendung

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Als eine der engsten einzelligen Verwandten der mehrzelligen Tiere (Metazoa) ist die Spezies C. owczarzaki von besonderem wissenschaftlichem Interesse. Zudem wurde ihr Genom 2010 sequenziert und weist mehrere Gene auf, die an der Vielzelligkeit der Metazoa beteiligt sind, wie Integrine,[20] Metazoa-homologe Transkriptionsfaktoren[21] und Protein-Tyrosinkinasen.[22] Darüber hinaus ist die Art für die menschliche Gesundheit von Bedeutung, da sein Wirt, die Schnecke Biomphalaria glabrata, auch der Zwischenwirt des Plattwurms Schistosoma mansoni ist, dem Erreger der beim Menschen weit verbreiteten Schistosomiasis (früher Bilharziose genannt). C. owczarzaki parasitiert nicht nur den Zwischenwirt von S. mansoni, sondern greift auch direkt die Sporozysten des in der Schnecke lebenden Plattwurms an und tötet sie ab.[6]

Aufgrund dieser Bedeutung gilt Capsaspora owczarzaki als Modellorganismus.[23]

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c Lynn A. Hertel, Christopher J. Bayne, Eric S. Loker: The symbiont Capsaspora owczarzaki, nov. gen. nov. sp., isolated from three strains of the pulmonate snail Biomphalaria glabrata i​s related to members of the Mesomycetozoea. In: International Journal for Parasitology, Band 32. Jahrgang, Nr. 9, 1. August 2002, ISSN 0020-7519, S. 1183–1191; doi:10.1016/s0020-7519(02)00066-8, PMID 12117501 (englisch).
  2. ↑ Hiroshi Suga, Zehua Chen, Alex de Mendoza, Arnau Sebé-Pedrós, Matthew W. Brown, Eric Kramer, Martin Carr, Pierre Kerner, Michel Vervoort, Núria Sánchez-Pons, Guifré Torruella, Romain Derelle, Gerard Manning, B. Franz Lang, Carsten Russ, Brian J. Haas, Andrew J. Roger, Chad Nusbaum, Iñaki Ruiz-Trillo: The Capsaspora genome reveals a complex unicellular prehistory of animals. In: Nature Communications, Band 4, 14. August 2013, ISSN 2041-1723, S. 2325; doi:10.1038/ncomms3325, PMC 3753549 (freier Volltext), PMID 23942320, bibcode:2013NatCo...4.2325S (englisch).
  3. ↑ Arnau Sebé-Pedrós, Cecilia Ballaré, Helena Parra-Acero, Cristina Chiva, Juan J. Tena, Eduard Sabidó, José Luis Gómez-Skarmeta, Luciano Di Croce, Iñaki Ruiz-Trillo: The Dynamic Regulatory Genome of Capsaspora and the Origin of Animal Multicellularity. In: Cell, Band 165, Nr. 5, 19. Mai 2016, S. 1224–1237; doi:10.1016/j.cell.2016.03.034, PMC 487766 (freier Volltext), PMID 27114036 (englisch).
  4. ↑ Arnau Sebé-Pedrós, Marcia Ivonne Peña, Salvador Capella-Gutiérrez, Meritxell Antó, Toni Gabaldón, Iñaki Ruiz-Trillo, Eduard Sabidó: High-Throughput Proteomics Reveals the Unicellular Roots of Animal Phosphosignaling and Cell Differentiation. In: Developmental Cell. 39. Jahrgang, Nr. 2, 24. Oktober 2016, hdl:10230/32237, S. 186–197, doi:10.1016/j.devcel.2016.09.019, PMID 27746046 (englisch).
  5. ↑ a b Henry H. Stibbs, Alfred Owczarzak, Christopher J. Bayne, Peggy DeWan: Schistosome sporocyst-killing Amoebae isolated from Biomphalaria glabrata. In: Journal of Invertebrate Pathology, Band 33, Nr. 2, März 1979, S. 159–170; doi:10.1016/0022-2011(79)90149-6, PMID 501126 (englisch).
  6. ↑ a b c d Alfred Owczarzak, Henry H. Stibbs, Christopher J. Bayne: The destruction of Schistosoma mansoni mother sporocysts in vitro by amoebae isolated from Biomphalaria glabrata: an ultrastructural study. In: Journal of Invertebrate Pathology, Band 35, Nr. 1, Januar 1980, S. 26–33; doi:10.1016/0022-2011(80)90079-8, PMID 736526 (englisch).
  7. ↑ Maria Ferrer-Bonet, Iñaki Ruiz-Trillo: Quick Guide: Capsaspora owczarzaki. In: Current Biology, Band 27, Nr. 17, 11. September 2017, ISSN 0960-9822, S. R829–R830; doi:10.1016/j.cub.2017.05.074 (englisch).
  8. ↑ Arnau Sebé Pedrós: L'origen de la multicel·lularitat a metazous, una aproximació genòmica i funcional (The origin of metazoan multicellularity, a genomic and functionalapproach). Thesis (Doktorarbeit), Universitat de Barcelona, Facultat de Biologia (Fakultät der Biologie), Departament de Genètica (Abteilung Genetik), 7. Juni 2013; hdl:2445/44592 (spanisch).
  9. ↑ Alexander P. Mylnikov, Denis V. Tikhonenkov, Sergey A. Karpov, Claudia Wylezich: Microscopical Studies on Ministeria vibrans Tong, 1997 (Filasterea) Highlight the Cytoskeletal Structure of the Common Ancestor of Filasterea, Metazoa and Choanoflagellata. In: Protist, Band 170, Nr. 4, 1. August 2019, S. 385–396; doi:10.1016/j.protis.2019.07.001, PMID 31493690 (englisch).
  10. ↑ Laura A. Amaral Zettler, Thomas A. Nerad, Charles J. O'Kelly, Mitchell L. Sogin: The nucleariid amoebae: more protists at the animal-fungal boundary. In: The Journal of Eukaryotic Microbiology. 48. Jahrgang, Nr. 3, 1. Mai 2001, ISSN 1066-5234, S. 293–297, doi:10.1111/j.1550-7408.2001.tb00317.x, PMID 11411837 (englisch).
  11. ↑ Mónica Medina, Allen G. Collins, John W. Taylor, James W. Valentine, Jere H. Lipps, Linda Amaral-Zettler, Mitchell L. Sogin: Phylogeny of Opisthokonta and the evolution of multicellularity and complexity in Fungi and Metazoa. In: International Journal of Astrobiology. 2. Jahrgang, Nr. 3, 1. Juli 2003, ISSN 1475-3006, S. 203–211, doi:10.1017/S1473550403001551, bibcode:2003IJAsB...2..203M (englisch).
  12. ↑ Iñaki Ruiz-Trillo, Yuji Inagaki, Lesley A. Davis, Sigmund Sperstad, Bjarne Landfald, Andrew J. Roger: ​Capsaspora owczarzaki i​s an independent opisthokont lineage. In: Current Biology, Band 14, Nr. 22, 23. November 2004, S. R946–R947; doi:10.1016/j.cub.2004.10.037, PMID 15556849 (englisch).
  13. ↑ Iñaki Ruiz-Trillo, Christopher E. Lane, John M. Archibald, Andrew J. Roger: Insights into the evolutionary origin and genome architecture of the unicellular opisthokonts Capsaspora owczarzaki and Sphaeroforma arctica. In: The Journal of Eukaryotic Microbiology, Band 53, Nr. 5, 1. September 2006, ISSN 1066-5234, S. 379–384; doi:10.1111/j.1550-7408.2006.00118.x, PMID 1696845 (englisch).
  14. ↑ Iñaki Ruiz-Trillo, Andrew J. Roger, Gertraud Burger, Michael W. Gray, B. Franz Lang: A phylogenomic investigation into the origin of metazoa. In: Molecular Biology and Evolution. 25. Jahrgang, Nr. 4, 1. April 2008, ISSN 1537-1719, S. 664–672, doi:10.1093/molbev/msn006, PMID 18184723 (englisch).
  15. ↑ a b Kamran Shalchian-Tabrizi, Marianne A. Minge, Mari Espelund, Russell Orr, Torgeir Ruden, Kjetill S. Jakobsen, Thomas Cavalier-Smith: Multigene phylogeny of choanozoa and the origin of animals. In: PLOS ONE. 3. Jahrgang, Nr. 5, 7. Mai 2008, S. e2098, doi:10.1371/journal.pone.0002098, PMID 18461162, PMC 2346548 (freier Volltext), bibcode:2008PLoSO...3.2098S (englisch).
  16. ↑ Guifré Torruella, Romain Derelle, Jordi Paps, B. Franz Lang, Andrew J. Roger, Kamran Shalchian-Tabrizi, Iñaki Ruiz-Trillo: Phylogenetic Relationships within the Opisthokonta Based on Phylogenomic Analyses of Conserved Single-Copy Protein Domains. In: Molecular Biology and Evolution. 29. Jahrgang, Nr. 2, 1. Februar 2012, ISSN 0737-4038, S. 531–544, doi:10.1093/molbev/msr185, PMID 21771718, PMC 3350318 (freier Volltext) – (englisch).
  17. ↑ Guifré Torruella, Alex de Mendoza, Xavier Grau-Bové, Meritxell Antó, Mark A. Chaplin, Javier del Campo, Laura Eme, Gregorio Pérez-Cordón, Christopher M. Whipps: Phylogenomics Reveals Convergent Evolution of Lifestyles in Close Relatives of Animals and Fungi. In: Current Biology. 25. Jahrgang, Nr. 18, 21. September 2015, S. 2404–2410, doi:10.1016/j.cub.2015.07.053, PMID 26365255 (englisch).
  18. ↑ Jordi Paps, Luis A. Medina-Chacon, Wyth Marshall, Hiroshi Suga, Iñaki Ruiz-Trillo: Molecular phylogeny of Unikonts: new insightsinto the position of apusomonads and ancyromonads and the internalrelationships of opisthokonts. In: Protist. 164. Jahrgang, Nr. 1, Januar 2013, S. 2–12, doi:10.1016/j.protis.2012.09.002, PMID 23083534, PMC 4342546 (freier Volltext) – (englisch).
  19. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Capsaspora, Details: Capsaspora Hertel, Bayne & Loke, 2002 (genus).
  20. ↑ Arnau Sebé-Pedros, Andrew A. Roger, B. Franz Lang, Nicole King, Iñaki Ruiz-Trillo: Ancient origin of integrin-mediated adhesion and signaling machinery. In: Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 107. Jahrgang, Nr. 22, 17. Mai 2010, S. 10142–10147, doi:10.1073/pnas.1002257107, PMID 20479219, PMC 2890464 (freier Volltext) – (englisch).
  21. ↑ Arnau Sebé-Pedrós, Alex de Mendoza, B. Franz Lang, Bernard M. Degnan, Iñaki Ruiz-Trillo: Unexpected Repertoire of Metazoan Transcription Factors in the Unicellular Holozoan Capsaspora owczarzaki. In: Molecular Biology and Evolution, Band 28, Nr. M3, März 2011, S. 1241–1254; doi:10.1093/molbev/msq309, PMC 4342549 (freier Volltext), PMID 21087945, ResearchGate:47815101, Epub 17. November 2010 (englisch).
  22. ↑ Hiroshi Suga, Michael Dacre, Alex de Mendoza, Kamran Shalchian-Tabrizi, Gerard Manning, Iñaki Ruiz-Trillo: Genomic Survey of Premetazoans Shows Deep Conservation of Cytoplasmic Tyrosine Kinases and Multiple Radiations of Receptor Tyrosine Kinases. In: Science Signaling. 5. Jahrgang, Nr. 222, 1. Mai 2012, hdl:10261/112779, S. ra35, doi:10.1126/scisignal.2002733, PMID 22550341 (englisch).
  23. ↑ Model Organisms. Multicellgenome (multicellgenome.com).
    • Accomplishments § 4 novel emerging model systems. Multicellgenome (multicellgenome.com).