Chlamydiae in the environment - from soil microcosms to freshwater systems

Die Untersuchung symbiotischer Interaktionen ist von hohem Wert für das Verständnis der Entwicklung und Evolution aller Organismen auf der Erde, des Ursprungs der Eukaryoten sowie der Entstehung von Organellen. Chlamydien sind eine Gruppe obligat intrazellulärer Bakterien, die vor allem für ihre Rolle als Pathogene beim Menschen und Tieren bekannt sind. Während sich ein Großteil der Chlamydienforschung nach wie vor hauptsächlich auf Wirbeltier-assoziierte Taxa konzentriert, haben sich Umwelt-Chlamydien als wertvolle Modellsysteme erwiesen, da sie ein deutlich breiteres Wirtsspektrum sowie eine größere evolutionäre und genomische Vielseitigkeit aufweisen. Dies verleiht ihnen höhere metabolische Unabhängigkeit von ihren Wirten, vielfältigere Transportkapazitäten und Außenmembranstrukturen sowie eine größere Diversität an Effektorproteinen, die ihnen helfen, mit wechselnden Wirten und Umweltbedingungen umzugehen. Der Schwerpunkt dieser Dissertation lag auf den Auswirkungen chlamydialer Symbionten auf ihre Wirte und deren Umwelt in zwei unterschiedlichen Wirtssystemen und experimentellen Kontexten, die von Bodenmikrokosmen bis hin zu Süßwassersystemen reichten. Zunächst untersuchte ich den Einfluss zweier chlamydialer Stämme auf eine häufig vorkommende Bodenamöbe, indem ich ein kontrolliertes Bodenmikrokosmos-Setup etablierte. Über einen Inkubationszeitraum von 35 Tagen verfolgte ich die Effekte der Amöben-Prädation auf drei unterschiedlichen Ebenen: 1. die Wachstumsdynamik von Wirt, Symbionten und bakterieller Bodengemeinschaft; 2. Veränderungen in der aktiven Struktur der bakteriellen Bodengemeinschaft; 3. die Auswirkungen auf Nährstoffkreisläufe wie Respiration, Wachstum und Stickstoff Mineralisierungsraten. Meine Ergebnisse deuten darauf hin, dass chlamydiale Symbionten einen starken Einfluss auf das Ernährungsverhalten ihrer Wirte haben und indirekt auch auf die mikrobielle Bodengemeinschaft sowie daraus resultierende Ökosystemprozesse. Darüber hinaus fand ich Hinweise auf potenziell schützende Eigenschaften der Symbionten, die es dem Wirt ermöglichen, ein breiteres Spektrum an Beuteorganismen zu konsumieren. Weiters charakterisierte ich in einem Süßwassersystem das erste Isolat einer Chlamydienart, die mit dem Süßwasser-Nesseltier Hydra oligactis assoziiert ist, mit einer Kombination aus phylogenetischen Analysen, vergleichender Genomik und bildgebenden Verfahren. Dabei zeigte sich, dass die Anpassungen des Symbionten an den Hydra-Wirt hauptsächlich aus genomischer Reorganisation und Optimierung bestehen, was auf einen relativ kürzlich erfolgten Wirtswechsel hindeutet. Diese Ergebnisse erweitern unser Wissen über die Fähigkeiten, Verbreitung und Übertragungswege Cnidarien assoziierter Chlamydien. Diese Ergebnisse unterstreichen den evolutionären Erfolg des chlamydialen Genoms und positionieren bakterielle Endosymbionten nicht nur als wichtige Bestandteile ihrer jeweiligen Wirte, sondern auch als Regulatoren breiterer mikrobieller Gemeinschaften und ökologischer Prozesse.