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Prevalência e fotobiologia dos endossimbiontes fotossintéticos de Exaiptasia diaphana em Berghia stephanieae
Nudibranchs are soft bodied, shell-less marine gastropod molluscs.
They are widespread over a wide variety of environments. Some of
these species are known due to their stenophagous dietary habits and
their ability to retain photosynthetic endosymbionts from their preys.
One of such nudibranchs is the aelolid Berghia stephanieae, a
stenophagous nudibranch that retains both the photosynthetic
endosymbionts and the nematocysts of its prey, the glass anemone
Exaiptasia diaphana.
Berghia stephanieae is known to be one of the best models for
ecological studies addressing the mollusc-photosynthetic
dinoflagellate endosymbiosis. However, these studies are often made
with the use of invasive techniques, that commonly harm the study
subject, and may even lead to their sacrifice.
The glass anemone, E. diaphana, is seen as a model species to the
study of cnidarian-microbiome symbiosis. As this species establishes
a symbiosis with photosynthetic dinoflagellates, it has been used to
study bleaching, the phenomenon that results from the loss of
photosynthetic endosymbionts or pigments from the animal host.
The present work addresses the maintenance of the symbiosis
between B. stephanieae and its photosynthetic dinoflagellate
endosymbionts acquired through the predation of E. diaphana using a
non-invasive methodology, the measurement of pulse amplitude
modulated chlorophyll fluorescence. While this methodology is
commonly employed on plants and algae, it has already been
successfully used to study kleptoplasty in sacoglossan sea slugs, as
well as the maintenance of photosynthetic efficiency of photosynthetic
dinoflagellate endosymbionts in some nudibranchs. Our experimental
trials made possible to detect a positive correlation between the
abundance of photosynthetic dinoflagellate endosymbionts within B.
stephanieae and the minimum fluorescence of dark-adapted animals
(Fâ‚€).
The abundance of photosynthetic dinoflagellate endosymbionts within
B. stephanieae and their photosynthetic efficiency were studied in sea
slugs reared under different light intensities (high light, 80 µmol m-
² s
-
¹; low light, 10 µmol m-
² s
-
¹) and access to food. Exposure to different
light intensities had no significant impact in the maintenance of B.
stephanieae’s photosynthetic dinoflagellate endosymbionts, nor on
their photosynthetic efficiency. However, starvation was shown to
have a significant impact by decreasing both the abundance of
photosynthetic dinoflagellate endosymbionts within B. stephanieae
and their photosynthetic efficiency.
The effect of different trophic regimes in the abundance of
photosynthetic dinoflagellate endosymbionts within B. stephanieae
and their photosynthetic efficiency was also tested. It was possible to
show that sea slugs fed with bleached anemones (anemones lacking
photosynthetic dinoflagellate endosymbionts) were impacted in a
similar way to starved sea slugs, as they both exhibited a decrease in
the abundance of photosynthetic dinoflagellate endosymbionts and a
lower photosynthetic efficiency. This finding shows that the
photosynthetic dinoflagellate endosymbionts present within B.
stephanieae need to be replenished regularly by these nudibranchs by preying on symbiotic glass anemones (anemones that have
photosynthetic dinoflagellate endosymbionts).
Overall, the present study is the starting point to future works on which
chlorophyll fluorescence parameter Fâ‚€ may be used to infer the
abundance, maintenance and photosynthetic efficiency of
endosymbionts in nudibranchs. This methodology may be a powerful
tool to study the consequences of bleaching of marine organisms on
their stenophagous predators, as these are widely unknown and need
to be further investigated.Os nudibrânquios são moluscos gastrópodes marinhos de corpo
mole, sem concha, que ocorrem numa grande variedade de
ambientes. Algumas destas espécies são conhecidas pelos seus
hábitos alimentares estenófagos e por reterem endossimbiontes
fotossintéticos presentes nas presas das quais se alimentam. Uma
dessas espécies é o aeolÃdeo Berghia stephanieae, um nudibrânquio
estenófago que retém os dinoflagelados endossimbiontes
fotossintéticos e os nematocistos da sua presa, a anémona de vidro
Exaiptasia diaphana.
Berghia stephanieae é considerada uma espécie modelo para
estudos ecológicos referentes à endossimbiose entre moluscos e
dinoflagelados fotossintéticos. No entanto, estes estudos são
frequentemente realizados com recurso a metodologias invasivas,
que invariavelmente causam danos fÃsicos aos organismos em
estudo, ou podem mesmo levar ao seu sacrifÃcio.
A anémona de vidro, E. diaphana, é considerada uma espécie modelo
para o estudo da simbiose entre os cnidários e os seus microbiomas.
Devido à sua simbiose com dinoflagelados fotossintéticos, esta
espécie tem sido utilizada para estudar o fenómeno de
branqueamento, fenómeno resultante da perda de simbiontes ou
pigmentos fotossintéticos presentes num animal hospedeiro.
O presente trabalho estuda a prevalência da associação entre B.
stephanieae e os dinoflagelados endossimbiontes fotossintéticos
obtidos troficamente pela ingestão de E. diaphana através da
utilização de uma metodologia não invasiva, a medição da
fluorescência de pulso modelado da clorofila. Esta metodologia é
utilizada de forma rotineira em plantas e algas, tendo, no entanto, já
sido utilizada com sucesso para o estudo da cleptoplastia em lesmas
marinhas da superordem Sacoglossa. Esta metodologia foi também
já utilizada para estudar a manutenção da eficiência fotossintética de
dinoflagelados endossimbiontes fotossintéticos presentes nalgumas
espécies de nudibrânquios. Através da sua utilização foi possÃvel
identificar uma correlação positiva entre a abundância de
dinoflagelados endossimbiontes fotossintéticos presentes em B.
stephanieae e a fluorescência mÃnima de animais adaptados ao
escuro (Fâ‚€).
A abundância de dinoflagelados endossimbiontes fotossintéticos
presentes em B. stephanieae e a sua eficiência fotossintética foram
estudadas em lesmas marinhas com e sem acesso a fonte de
alimento e criadas a diferentes intensidades de luz (luz alta, 80 µmol
m-
² s
-
¹; luz baixa, 10 µmol m-
² s
-
¹). A exposição a diferentes
intensidades de luz não teve efeitos na manutenção da eficiência
fotossintética ou na abundância dos endossimbiontes fotossintéticos
presentes em B. stephanieae. No entanto, a exposição à inanição
teve um impacto significativo, fazendo decrescer tanto a abundância
dos dinoflagelados endossimbiontes fotossintéticos presentes em B.
stephanieae, tal como a sua eficiência fotossintética.
Foi também testado o efeito de diferentes regimes tróficos na
abundância de dinoflagelados endossimbiontes fotossintéticos
presentes em B. stephanieae e a sua eficiência fotossintética. Este
estudo permitiu evidenciar que indivÃduos alimentados com
anémonas branqueadas (anémonas sem dinoflagelados
endossimbiontes fotossintéticos) apresentavam um impacto semelhante ao verificado em conspecÃficos sujeitos a inanição, ou
seja, um decréscimo na abundância de endossimbiontes
fotossintéticos, assim como da sua eficiência fotossintética. Estes
resultados mostram que os dinoflagelados endossimbiontes
fotossintéticos presentes em B. stephanieae necessitam de ser
repostos regularmente por estes nudibrânquios através da predação
de anémonas vidro que apresentem estes endossimbiontes
fotossintéticos.
Este estudo serve de ponto de partida para trabalhos futuros nos
quais o parâmetro de fluorescência da clorofila F₀ poderá ser usado
para inferir a abundância, manutenção e eficiência fotossintética de
endossimbiontes fotossintéticos em nudibrânquios, assim como a
manutenção da sua simbiose. Esta metodologia pode ser uma
ferramenta valiosa para o estudo das consequências do
branqueamento de organismos marinhos nos seus predadores
estenófagos, consequências essas que são pouco conhecidas e,
como tal, carecem de investigação.Mestrado em Biologia Marinha Aplicad