Tuberomeba capitovia ni spishi mpya ya Amoebozoa, yenye ukubwa mdogo na mwendo wa monotactic, iliyotengwa kutoka kwenye sampuli ya maji na mabaki ya kikaboni iliyochukuliwa katika kizimba chenye trout wa upinde wa mvua wanaofugwa katika Ziwa Ladoga nchini Urusi. Isolati W215SH8 mwanzoni haikuonekana kwa urahisi katika utamaduni wa maji baridi; chumvi ya sampuli ilipoongezwa kwa njia ya bandia hadi 18‰, trofozoiti hai zilionekana wazi na kuingizwa katika utamaduni wa kloni. Tathmini ya pamoja ya hadubini ya mwanga, hadubini elektroni ya upitishaji, mfuatano wa jeni za SSU rRNA na aktini, pamoja na uchambuzi wa filogenetiki, ilionyesha kwamba amoeba hii ni ya ukoo wa “Tubulinea group 02” ambao haukuwa umefafanuliwa awali kitaksonomia. Watafiti walipendekeza jenasi mpya iitwayo Tuberomeba gen. nov. kwa ukoo huu, na spishi mpya iitwayo Tuberomeba capitovia sp. nov. kwa isolati W215SH8.

Seli zinazotembea za T. capitovia zina urefu wa takribani 11-22 µm, upana wa 3,5-6 µm na mara nyingi huwa na umbo la silinda lililorefuka. Katika sehemu ya nyuma inayoitwa uroid, villi 3-4 za kunata zinaweza kuonekana. Seli zina kiini kimoja, vakuoli moja ya kukaza, vakuoli nyingi za mmeng'enyo na mitokondria zenye cristae za mirija zilizokusanyika kuzunguka kiini. Spishi hii pia hutengeneza cysti zenye kipenyo cha 4,5-7 µm na ukuta wa nyuzi wa tabaka moja. Katika filogenia ya molekuli, Ptolemeba ilitambuliwa kuwa jamaa anayejulikana wa karibu zaidi wa ukoo wa Tuberomeba. Hata hivyo, ingawa uhusiano unaojirudia na samaki umeonekana, utafiti hauonyeshi kwamba T. capitovia ni pathojeni inayosababisha ugonjwa wa samaki.

Amoeba wa monotactic ni nini?

Morfotipu ya monotactic ni aina ya mwendo wa amoeba ambapo seli husonga kwenye mhimili mmoja mkuu, kwa kawaida huunda mwili wa monopodial wenye umbo la silinda au ulioinuka, na granuloplasma hutiririka katika mwelekeo mmoja.

Kwa kuwa mwonekano huu unaweza kuwa umeibuka kwa kujitegemea katika koo tofauti za Amoebozoa, haiwezekani kufanya uainishaji wa kuaminika wa kitaksonomia kwa kuangalia umbo la seli pekee. Amoeba wawili wa monotactic wanaofanana sana chini ya hadubini wanaweza kuwa jamaa wa mbali kijenetiki.

Kwa hiyo, leo ni muhimu hasa kutathmini mofolojia pamoja na SSU rRNA, aktini na alama nyingine za molekuli.

Tuberomeba capitovia Ilitengwa Kutoka Wapi?

Shina W215SH8 lilipatikana kutoka kwenye sampuli ya maji na mabaki ya kikaboni yaliyosimamishwa iliyokusanywa katika kizimba chenye trout wa upinde wa mvua wanaofugwa katika Ghuba ya Mustalahti ya Ziwa Ladoga, eneo la Karelia nchini Urusi.

Jambo muhimu ni kwamba kiumbe hiki hakikutengwa moja kwa moja kutoka kwenye tishu za ini, figo au matamvua ya trout, bali kutoka kwenye maji yanayozunguka kizimba cha ufugaji wa samaki.

Sampuli zilihamishiwa katika hali tatu tofauti za chumvi:

• 0,3‰
• 18‰
• 30‰

Amoeba hai wa monotactic waligunduliwa katika utamaduni wa 18‰, seli moja ilitengwa na kuigwa mara mbili, kisha utamaduni ukadumishwa katika maji ya bahari ya bandia yenye 15-18‰.

Kwa Nini Amoeba Alionekana Baada ya Kuongezwa Chumvi Kwenye Sampuli ya Maji Baridi?

Moja ya matokeo ya kuvutia ya utafiti ni kwamba ingawa W215SH8 iliweza kuzaliana vizuri katika maji baridi kwenye majaribio, haikugundulika kwa urahisi katika utamaduni wa awali wa 0,3‰.

Waandishi wanaeleza sababu inayowezekana zaidi kuwa amoeba waliendelea kubaki katika hali ya cysti kwa muda mrefu katika mazingira ya maji baridi. Idadi ya trofozoiti hai inapokuwa ndogo sana, kiumbe kinaweza kupitwa katika uchunguzi wa kawaida wa hadubini.

Mineralization ya bandia ya 18‰ ilirahisisha seli kuanza kuwa hai na kuzaliana, na hivyo kuzifanya zionekane kwa urahisi zaidi chini ya hadubini.

Mwonekano wa jumla wa seli

Wakati wa mwendo, trofozoiti huwa na muundo wa monopodial na karibu wa silinda. Sehemu ya nyuma hupungua kidogo huku ncha ya mbele ikiwa ya mviringo.

Kwa seli hai 100 zilizopimwa:

Mikakati miwili tofauti ya mwendo

Katika utafiti, aina mbili bainifu za mwendo wa T. capitovia zilionekana.

Katika mkakati wa mwendo wa haraka, seli hurefuka, huwa na mwonekano unaofanana zaidi na minyoo, na uwiano wa urefu/upana unaweza kuzidi 4. Seli inaweza kusonga kwenye njia ya sinusoidal na hubadilisha mwelekeo kwa kupinda seli nzima.

Katika mkakati wa mwendo wa polepole zaidi, seli huwa fupi na pana zaidi. Haifuati mwelekeo maalum na wakati wa kubadilisha mwelekeo hutoa pseudopodia za pembeni.

Kielelezo 1A-C katika ukurasa wa 45 kinaonyesha mwendo wa haraka, huku D-G zikionyesha mabadiliko ya mwelekeo yanayotokea kwa kutumia pseudopodia za pembeni.

Ni Sifa Gani Zinazotofautisha Tuberomeba na Amoeba Wengine Wadogo wa Monotactic?

Sifa kadhaa za kimofolojia hutumiwa pamoja katika utambuzi wa jenasi Tuberomeba.

• Eneo la mbele la hyaline lisilo dhahiri au lenye kukatika
• Mwendo wa monotactic kwenye mhimili mmoja
• Villi za kunata katika eneo la uroid
• Kutokuwepo kwa glycocalyx inayoonekana kwenye utando wa plasma
• Ukuta wa cysti wa nyuzi wa tabaka moja
• Mitokondria zilizokusanyika kuzunguka kiini
• Cristae za mitokondria za mirija zilizogawanyika na kupinda

Hasa villi za kunata kwenye uroid na ultrastructure ya mitokondria ni muhimu katika kuitofautisha na jenasi nyingine za monotactic zinazofanana kimofolojia.

Villi za uroid

Kwenye ncha ya nyuma ya seli zinazotembea, kwa kawaida hutokea villi 3-4 nyembamba, za miale na zenye kunata.

Ingawa sifa hii inaonyesha ufanano wa juu juu na Ptolemeba, katika spishi za Ptolemeba villi hukua kutoka kwenye uroid ya bulbous na si za kunata.

Kiini na vakuoli ya kukaza

Seli zina kiini kimoja cha vesicular.

Vakuoli ya kukaza wakati wa mwendo mara nyingi iko katika sehemu ya nyuma ya seli.

Nini kilionekana kwa hadubini elektroni?

Hadubini elektroni ya upitishaji ilionyesha kwa kina ultrastructure ya seli.

Mitokondria:

• hukusanyika kwa wingi kuzunguka kiini,
• zina matrix yenye msongamano mkubwa wa elektroni,
• zina cristae za mirija, zilizopinda na zisizo na mpangilio.

Kipenyo cha sehemu ya mitokondria ni takribani kati ya 0,1-0,8 µm.

Retikulamu endoplasmia ghafi huonekana kama mikusanyiko kwenye pembezoni mwa seli.

Hakuna safu ya glycocalyx iliyo wazi iliyogunduliwa juu ya utando wa plasma.

Je, Tuberomeba capitovia Hutengeneza Cysti?

Ndiyo. W215SH8 ilitengeneza cysti mara kwa mara katika utamaduni.

Cysti:

• ni za mviringo,
• zina kipenyo cha 4,5-7 µm,
• wastani wake ni takribani 6 µm,
• zina ukuta wa nyuzi wa tabaka moja,
• ukuta wa cysti una unene wa takribani 0,2 µm.

Katika hadubini elektroni, sitoplasma ya cysti ilionekana kuwa na msongamano mkubwa zaidi wa elektroni kuliko sitoplasma ya trofozoiti, na mitokondria zilikusanyika tena kuzunguka kiini.

Kielelezo 1K-L katika ukurasa wa 45 kinaonyesha cysti kwenye hadubini ya mwanga, huku Kielelezo 1O na R vikionyesha cysti na ukuta wake wa nyuzi wa tabaka moja katika hadubini elektroni.

Matokeo ya SSU rRNA

Mfuatano wa SSU rRNA uliopatikana kwa W215SH8:

• una urefu wa 1231 jozi za besi.
• maudhui ya G+C ni %39,4.

Uchambuzi wa filogenetiki uliiweka W215SH8 kwa nguvu ndani ya ukoo uliokuwa ukijulikana hapo awali kama “Tubulinea group 02”.

Shina la karibu zaidi:

Tubulinea sp. 4388

lilikuwa.

Tofauti ya mfuatano wa SSU rRNA kati ya shina hizi mbili ilihesabiwa kuwa:

%0,41

pekee.

Kwa sababu tofauti za kimofolojia pia hazikuwa dhahiri, waandishi wanatathmini W215SH8 na shina 4388 kuwa ndani ya spishi moja.

Je, SSU rRNA Peke Yake Ilitosha Kufafanua Jenasi Mpya?

Hapana. Watafiti hawakutegemea mfuatano wa SSU rRNA pekee; walitumia pia jeni la aktini na mkusanyiko wa data wa filogenetiki uliounganishwa ambapo jeni zote mbili zilichambuliwa pamoja.

Sababu ni kwamba ukoo wa Tubulinea group 02 huunda tawi refu sana la filogenetiki na unaweza kuathiriwa na artefact ya uchambuzi inayojulikana kama long-branch attraction.

Jeni la aktini lilionyesha nini?

Paralogi mbili tofauti za aktini zilipatikana kutoka W215SH8.

Mfuatano:

• 1108 bp
• 742 bp

una urefu huo.

Ingawa tofauti katika kiwango cha nukleotidi ni %23,6, sehemu kubwa yake iko katika maeneo yasiyosimba. Katika kiwango cha aminoasidi, paralogi hutofautiana kwa aminoasidi moja tu, jambo linalowakilisha tofauti ya takribani %0,54.

Katika paralogi ya kwanza, introni tatu ambazo hazikuwa zimefafanuliwa hapo awali katika spishi nyingine za Amoebozoa ziligunduliwa.

Uhusiano na Ptolemeba

Katika mti wa SSU rRNA, Tubulinea group 02 ilionekana kama kundi dada la jenasi Ptolemeba.

Katika uchambuzi wa jeni la aktini pia, W215SH8 na Ptolemeba bulliensis ziliunda kladi moja iliyopata uungwaji mkono mkubwa.

Katika uchambuzi uliounganishwa wa SSU rRNA + aktini, uhusiano wa udada wa Tuberomeba–Ptolemeba ulipata:

1 / 100 / 92

uungwaji mkono wa Bayes posterior / IQ-TREE bootstrap / RAxML bootstrap.

Mti uliounganishwa wa filogenetiki katika ukurasa wa 48 unaonyesha wazi kwamba uhusiano huu hautegemei uchambuzi wa jeni moja pekee.

Long-Branch Attraction Ni Nini na Kwa Nini Ni Muhimu Katika Utafiti Huu?

Long-branch attraction (LBA) ni hali ambapo koo zinazobadilika kwa haraka na zenye matawi marefu ya filogenetiki huwekwa kimakosa karibu kwa sababu zimekusanya kwa kujitegemea mabadiliko mengi katika nafasi zilezile, badala ya kwa sababu ya uhusiano wao halisi wa ukoo.

Kwa kuwa Tubulinea group 02 huunda tawi refu sana, katika baadhi ya uchambuzi wa awali iliwekwa kimakosa karibu na taksoni zisizohusiana zenye matawi marefu kama Centropyxis.

Katika utafiti huu, watafiti waliongeza pia Flabellula, ukoo mwingine unaojulikana kuwa nyeti kwa LBA, kwenye mkusanyiko wa data.

Kama ilivyotarajiwa, Flabellula ilionyesha mwelekeo wa kuhama kuelekea makundi yasiyohusiana katika baadhi ya uchambuzi, ilhali Tubulinea group 02 ilibaki kuwa kundi dada la Ptolemeba katika uchambuzi wote.

Waandishi wanatafsiri matokeo haya kama ushahidi kwamba nafasi ya filogenetiki ya Tuberomeba ni thabiti kwa kiasi fulani dhidi ya artefact ya LBA.

Tuberomeba capitovia Inaweza Kuishi Katika Viwango Gani vya Chumvi?

Majaribio ya uvumilivu wa chumvi yalifanywa katika hali za 0,3‰, 15‰, 20‰ na 25‰. Katika hatua ya awali ya ukusanyaji wa sampuli, utamaduni wa 30‰ pia ulitumika.

Matokeo haya yanaonyesha kwamba W215SH8 ina uvumilivu mpana wa chumvi kati ya takribani 0,3-20‰.

Kwa nini ukuaji wa juu zaidi katika maji baridi haukuonekana wakati wa kutengwa?

Katika majaribio, maji baridi ya 0,3‰ yalitoa mojawapo ya misongamano ya juu zaidi ya seli.

Hata hivyo, sampuli ya awali ilipowekwa katika utamaduni wa maji baridi, amoeba hai hawakuonekana.

Kulingana na maelezo ya waandishi, sababu inaweza kuwa seli hutengeneza cysti kwa haraka katika mazingira ya maji baridi.

Hali hii inaweza kufanya spishi ndogo kama Tuberomeba zionekane kuwa nadra zaidi kuliko zilivyo katika tafiti za kawaida za utamaduni na hadubini.

Uhusiano na Samaki Una Nguvu Kiasi Gani?

Takribani shina zote zinazojulikana zinazohusishwa na jenasi mpya zimepatikana kutoka kwenye sampuli zinazohusiana na samaki wa maji baridi.

Shina za awali za Tubulinea group 02:

• ini la tench,
• ini la carp,
• ini na figo za samaki wa kambale wa maji baridi

zilitengwa.

W215SH8, kwa upande mwingine, ilipatikana kutoka kwenye maji ya kizimba cha ufugaji wa trout wa upinde wa mvua.

Kwa kuwa ukoo huu haujaripotiwa hadi sasa kutoka kwenye maji yasiyo na samaki, watafiti wanaona kwamba hii inaweza kuashiria uhusiano unaojirudia na samaki.

Je, Tuberomeba capitovia Ni Parasiti Inayosababisha Ugonjwa kwa Samaki?

Utafiti huu hautoi ushahidi wa hilo.

Hali ya afya ya samaki ambao shina za awali zilitengwa kutoka kwao haijulikani, na W215SH8 haikutengwa moja kwa moja kutoka kwenye tishu za samaki bali kutoka kwenye maji ya kizimba cha samaki.

Zaidi ya hayo, uwezo wa amoeba hawa kuzaliana katika vyombo vya kawaida vya lishe bila kuhitaji seli za samaki unaonyesha kwamba uhusiano wowote unaowezekana na samaki si lazima uwe parasitismu ya lazima.

Kwa hiyo, utafiti hauonyeshi kwamba Tuberomeba:

• ni pathojeni,
• husababisha ugonjwa wa trout,
• husababisha uharibifu wa tishu katika samaki.

hauonyeshi.

Ili kubainisha asili ya kiikolojia ya uhusiano na samaki, majaribio ya maambukizi, histopatholojia na uchunguzi wa shambani yanahitajika.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Mbinu jumuishi ya taksonomia

Mikusanyiko ya data ya filogenetiki

Uchambuzi wa Maximum likelihood ulifanywa kwa IQ-TREE na RAxML, huku uchambuzi wa Bayes ukifanywa kwa MrBayes.

Uungwaji mkono wa Maximum likelihood ulitegemea marudio 1000 ya bootstrap. Uchambuzi wa Bayes uliendeshwa kwa minyororo ya MCMC ya vizazi milioni 20.

Utambuzi rasmi wa jenasi Tuberomeba

Jenasi mpya ilifafanuliwa kwa sifa kuu zifuatazo:

• Amoeba wa monotactic
• Kofia ya hyaline isiyo dhahiri inayoungana na granuloplasma wakati wa mwendo wa mbele
• Hyaloplasma ya mbele inayokuwa dhahiri zaidi wakati wa kubadilisha mwelekeo
• Villi za kunata kwenye uroid
• Kutokuwepo kwa glycocalyx dhahiri
• Cysti za nyuzi za tabaka moja
• Mitokondria zenye cristae za mirija zilizogawanyika na kujipinda
• Kukusanyika kwa mitokondria kuzunguka kiini

Utambuzi rasmi wa spishi mpya

Kwa Tuberomeba capitovia:

• Urefu wa seli: 11-22 µm
• Upana wa seli: 3,5-6 µm
• Kiini: 1,9-3 µm
• Nucleolus: 1,1-1,9 µm
• Kipenyo cha cysti: 4,5-7 µm
• Ukuta wa cysti: takribani 0,2 µm

vilitolewa kama vipimo vya utambuzi.

Jina limetoka wapi?

Jina Tuberomeba limetokana na neno la Kilatini “tuber”, yaani kiazi.

Waandishi wanaeleza kwamba seli zinazosonga polepole na zenye villi upande wa nyuma zinawakumbusha viazi vilivyochipua.

Jina la spishi capitovia limetokana na jina lililolatiniishwa la viazi vya kuchezea laini vya Kirusi vinavyoitwa “Kartoshka-Kapitoshka”.

Rekodi za ZooBank

Katika utafiti, rekodi za ZooBank LSID zilitolewa kwa jenasi na spishi mpya.

Tuberomeba gen. nov. na Tuberomeba capitovia sp. nov. ziliingizwa katika mfumo wa nomenclature kupitia rekodi hizi.

Matokeo yanayoungwa mkono moja kwa moja na utafiti

• W215SH8 ni mwanachama wa ukoo huru na wenye uungwaji mkono mkubwa ndani ya Tubulinea.
• Ukoo huu unaunga mkono ufafanuzi wa jenasi mpya kwa ushahidi wa kimofolojia na molekuli.
• Jamaa anayejulikana wa karibu zaidi wa Tuberomeba ni Ptolemeba.
• W215SH8 na Tubulinea sp. 4388 huenda ni spishi moja.
• T. capitovia ina uvumilivu mpana wa mazingira ya maji baridi hadi maji yenye chumvi kidogo.
• Kwa sababu spishi inaweza kutengeneza cysti kwa haraka katika maji baridi, inaweza kupitwa katika uchunguzi wa hadubini.
• Kuna uwezekano wa uhusiano wa kiikolojia unaojirudia kati ya Tuberomeba na samaki wa maji baridi.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono

• Haijathibitishwa kwamba Tuberomeba capitovia ni pathojeni ya samaki.
• Haijaonyeshwa kwamba husababisha maambukizi au ugonjwa kwa samaki.
• Haijaonyeshwa kwamba uhusiano na samaki ni parasitismu ya lazima.
• Haiwezi kusemwa kwamba uvumilivu wa 0,3-20‰ ni wa ulimwengu wote kwa spishi zote za Tuberomeba.
• Haijaonyeshwa kwamba Tuberomeba inaweza kuishi katika mazingira ya bahari.
• Haijathibitishwa kwamba shina zote ndani ya Tubulinea group 02 ni spishi moja.
• Usambazaji halisi wa kijiografia wa ukoo huu hauwezi kubainishwa kwa sampuli chache zilizopo.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Utafiti asili: Tuberomeba capitovia gen. et sp. nov. (Amoebozoa, Tubulinea) accommodates an incertae sedis lineage of monotactic amoebae associated with freshwater fish.

Waandishi: Uliana Ryabusheva, Maria Palataicova na Alexander Kudryavtsev.

Taasisi: Laboratory of Cellular and Molecular Protistology, Zoological Institute of the Russian Academy of Sciences; Department of Invertebrate Zoology, Faculty of Biology, Saint-Petersburg State University.

Hali ya uchapishaji: SSRN preprint; haijapitia mapitio ya rika.

SSRN: 6968487.

Eneo la tipi: Lake Ladoga, Mustalahti Bay, Karelia; sampuli ya maji na mabaki ya kikaboni yaliyosimamishwa kutoka kwenye kizimba cha ufugaji wa trout wa upinde wa mvua.

Utamaduni wa tipi: ZIN.2024.12.

Nambari ya ufikiaji ya SSU rRNA GenBank: PZ158404.

Mbinu kuu: utamaduni wa kloni, hadubini ya mwanga ya DIC, upakaji rangi wa Nuclear Fast Red, hadubini elektroni ya upitishaji, jaribio la uvumilivu wa chumvi, PCR, ufuatiliaji wa Sanger, MAFFT, trimAl, IQ-TREE, RAxML, MrBayes na filogenia iliyounganishwa ya SSU rRNA + aktini.

Ufadhili: Russian Science Foundation Grant No. 26-14-00278 na Zoological Institute RAS State Assignment No. 125012800894-6.

Mgongano wa maslahi: Waandishi waliripoti kutokuwa na mgongano wowote unaojulikana wa kifedha au binafsi.

Vikwazo vikuu: Utafiti ni preprint. Asili halisi ya kibayolojia ya uhusiano na samaki haijulikani. Upathojeni haujajaribiwa. Data ya kimofolojia ni ndogo kwa baadhi ya shina za Tubulinea group 02. Utofauti wa spishi ndani ya kladi bado haujatatuliwa kutokana na uungwaji mkono mdogo kwenye nodi za ndani. Ili kubainisha usambazaji wa asili, sampuli pana zaidi za mazingira kutoka makazi yasiyo na samaki zinahitajika.