A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Caenorhabditis elegans הוא אחד ממיני המודל העיקריים בביולוגיה, אך כמעט כל המחקר מתבצע בהיעדר מיקרובים הקשורים אליו באופן טבעי. השיטות המתוארות כאן יסייעו לשפר את הבנתנו את מגוון המיקרובים הקשורים כבסיס למחקר פונקציונלי עתידי של C. elegans.
הנמטודה Caenorhabditis elegans אינטראקציה עם מגוון גדול של מיקרואורגניזמים בטבע. באופן כללי, C. elegans נמצא בדרך כלל בחומר צמחי רקוב, במיוחד פירות רקובים כמו תפוחים או על ערימות קומפוסט. הוא קשור גם למארחים חסרי חוליות מסוימים כגון שבלולים ועץ. בתי גידול אלה עשירים במיקרובים, המשמשים כמזון ל-C. elegans ואשר יכולים גם ליישב בהתמדה את מעי הנמטודה. נכון להיום, המגוון והעקביות המדויקים של המיקרוביוטה המקומית C. elegans על פני בתי גידול ומיקומים גיאוגרפיים אינם מובנים במלואם. במאמר זה נתאר גישה מתאימה לבידוד C. elegans מהטבע ולאפיון המיקרוביוטה של התולעים. נמטודות ניתן לבודד בקלות מחומר קומפוסט, תפוחים נרקבים, שבלולים, או למשוך על ידי הנחת תפוחים על ערימות קומפוסט. זמן הפריים טיים למציאת C. elegans בחצי הכדור הצפוני הוא מספטמבר עד נובמבר. ניתן לשטוף תולעים מחומר המצע שנאסף על ידי טבילת המצע בתמיסת חיץ, ולאחר מכן איסוף נמטודות והעברתן למדיום גידול נמטודות או מאגר PCR לניתוח לאחר מכן. אנו ממחישים עוד יותר כיצד ניתן להשתמש בדגימות כדי לבודד ולטהר את המיקרואורגניזמים הקשורים לתולעים ולעבד תולעים עבור ניתוח RNA ריבוזומלי 16S של הרכב קהילת המיקרוביוטה. באופן כללי, השיטות המתוארות עשויות לעורר מחקר חדש על אפיון המיקרוביוטה של C. elegans על פני בתי גידול ומיקומים גיאוגרפיים, ובכך לסייע בהשגת הבנה מקיפה של המגוון והיציבות של המיקרוביוטה של הנמטודה כבסיס למחקר פונקציונלי עתידי.
בטבע, C. elegans נמצא בדרך כלל בחומר צמחי רקוב, במיוחד פירות רקובים כמו תפוחים או על ערימות קומפוסט1. הוא קשור גם לפונדקאים חסרי חוליות מסוימים כמו שבלולים ועץ 2,3. בתי גידול אלה עשירים במיקרובים, אשר לא רק משמשים מזון לתולעת, אלא עשויים גם ליצור קשרים יציבים איתה. מידע על מגוון המיקרואורגניזמים הקשורים באופן טבעי פורסם רק בשנת 2016 4,5,6. מאז, מחקרים אלה ורק כמה מחקרים עדכניים יותר גילו כי C. elegans קשורה למגוון של חיידקים ופטריות, בדרך כלל כולל חיידקים מהסוג Pseudomonas, Enterobacter, Ochrobactrum, Erwinia, Comamonas, Gluconobacter, ועודכמה 6,7,8. מספר חיידקים קשורים יכולים ליישב ביציבות את מעי התולעת, אם כי לא כולם 6,9,10,11,12. הם עשויים להיות בעלי חשיבות מרכזית להבנתנו את הביולוגיה של C. elegans מכיוון שהם יכולים לספק תזונה, להגן מפני פתוגנים ואולי גורמי עקה אחרים, ולהשפיע על תכונות מרכזיות בהיסטוריית החיים כגון קצב הרבייה, התפתחות או תגובות התנהגותיות.
לדוגמה, מבודדים הקשורים באופן טבעי של הסוגים Pseudomonas, Ochrobactrum, וגם Enterobacter או Gluconobacter יכול להגן על התולעת מפני זיהום פתוגן והרג בדרכים שונות 5,6,11,13,14. בידוד ספציפי של הסוג Comamonas משפיע על התגובה התזונתית של נמטודה, התפתחות, תוחלת חיים ופוריות15,16,17. חיידקי פרובידנסיה מייצרים את הטיראמין הנוירומודולטורי ובכך מווסתים את פעילות מערכת העצבים המארחת ואת התגובות ההתנהגותיות הנובעות מכך18. קבוצה של חיידקים שונים הקשורים באופן טבעי הודגמו כמשפיעים על קצב גידול האוכלוסייה, הפוריות והתגובות ההתנהגותיות 5,6,9,11,19.
נכון להיום, המגוון והעקביות המדויקים של המיקרוביוטה המקומית C. elegans על פני בתי גידול ומיקומים גיאוגרפיים אינם מובנים במלואם, וקשרים נוספים בין התולעת למיקרובים מסביבתה עדיין נחשפים. מספר מחקרים קודמים השתמשו בזני חיידקים שבודדו מסביבת קרקע כלשהי, מבתי גידול טבעיים של C. elegans, או מניסויים במזוקוסמוס (כלומר, סביבות מבוססות מעבדה המשחזרות בתי גידול טבעיים) עם זני מעבדה של C. elegans 4,5,20. אף על פי שמחקרים אלה השיגו תובנות חדשות על השפעתם של מיקרובים על תכונות נמטודות ספציפיות (למשל, מטבוליזם של נמטודות21), הרלוונטיות של אינטראקציות אלה לביולוגיה של C. elegans בטבע אינה ברורה. לכן, כתב יד זה מתאר את השיטות לבודד ישירות C. elegans מהטבע ולבודד ולאחר מכן לאפיין את המיקרובים הקשורים באופן טבעי הן מתולעים בודדות והן מקבוצות של תולעים. השיטות המתוארות הן גרסה מעודכנת ומשופרת של ההליכים ששימשו בעבר לבידוד ואפיון של C. elegans טבעיים והמיקרוביוטה המקורית שלה 2,6,7. בהתחשב בכך ש- C. elegans נמצא באופן נרחב בחומר צמחי מתפרק ברחבי העולם (במיוחד בפירות נרקבים, באזורים ממוזגים ובסתיו)1,2,22,23,24,25, פרוטוקול זה יכול להיות מיושם על ידי כל מעבדה בכל פעם שיש עניין בהתייחסות ל- C. elegans תכונות למיקרובים הקשורים באופן טבעי ולכן הקשר רלוונטי יותר באופן טבעי. זה האחרון הוא חיוני להבנה מלאה של הביולוגיה של הנמטודה מכיוון שידוע ממגוון של מערכות מארחות אחרות שהמיקרוביוטה הקשורה יכולה להשפיע על מאפייני היסטוריית חיים מגוונים26, היבט שכיום מוזנח במידה רבה בריבוי המחקרים של C. elegans כמעט בכל תחומי מדעי החיים.
1. הכנת מאגרים ומדיה
2. הכנת דגימות סביבתיות (איור 1)
איור 1: בידוד נמטודות ממצעים. דגימות המצע מונחות בצלחות פטרי ריקות ומכוסות במדיום צמיג כדי לשטוף נמטודות. נמטודות מועברות ל-M9-T ונשטפות שוב ושוב כדי להסיר חיידקים מבחוץ. נמטודות בודדות יכולות לשמש לבידוד דנ"א, בידוד של חיידקים קשורים, או מונחות על צלחות אגר לאוכלוסיות תולעי תרבית. איור שנוצר עם BioRender.com. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
3. בידוד של נמטודות Caenorhabditis (איור 1)
4. הכנת התולעים לזיהוי מולקולרי של C. elegans ומיקרובים
5. בידוד וטיפוח של חיידקים הקשורים לנמטודות (איור 2)
איור 2: זיהוי מינים ובידודם של חיידקים בודדים. נמטודות בודדות מתפרקות באמצעות הומוגנייזר חרוזים, והדנ"א מבודד לקביעת מינים באמצעות PCR או ריצוף. לחלופין, חומר הנמטודה המתפרק מדולל באופן סדרתי ומצופה על לוחות בינוניים לצמיחה. לוחות דוגרים עד להופעת מושבות חיידקים, ומושבות בודדות מפוספסות ללוחות חדשים כדי להשיג תרביות טהורות. מושבות בודדות של תרביות טהורות משמשות לגידול תרביות חיידקים נוזליות להכנת מלאי חיידקים לאחסון לטווח ארוך ב -80 מעלות צלזיוס. איור שנוצר עם BioRender.com. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
הנמטודה C. elegans נמצאת לעתים קרובות בפירות מתפרקים, כגון תפוחים, וגם בדגימות קומפוסט. בצפון גרמניה, C. elegans כמו גם מינים מולדים (במיוחד C. remanei אך גם C. briggsae) נמצאים בעיקר מספטמבר עד2 בנובמבר. הנמטודות נמצאות לרוב בחומר צמחי מתפרק, במיוחד פירות נרקבים כמו תפוחים או ?...
הנמטודה Caenorhabditis elegans היא אחד מאורגניזמי המודל הנחקרים ביותר במחקר ביולוגי. הוא הוצג על ידי סידני ברנר בשנות ה -60, במקור להבנת ההתפתחות והתפקוד של מערכת העצבים29. מאז, C. elegans הפך למודל רב עוצמה לחקר תהליכים בסיסיים בכל הדיסציפלינות הביולוגיות, כולל ביולוגיה התנהגותית, נ...
אנו מצהירים כי אין לנו ניגוד עניינים.
אנו מכירים בתמיכה כספית מקרן המדע הגרמנית (פרויקטים A1.1 ו- A1.2 של מרכז המחקר השיתופי 1182 על מקורם ותפקודם של מטאאורגניזמים). אנו מודים לחברי מעבדת שולנבורג על עצתם ותמיכתם.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
COMSOL | COMSOL | multiphysics simulation software |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved