slemsvampar som äter
KING of slimemolds
-
Detta är kungen inom slemsvampsforskningen, John Bonner!!!
(from www.princeton.edu)
-
John Bonner retired from teaching in 1990 but still conducts experiments daily from his lab on the top floor of Guyot Hall. At age 89, the George M. Moffett Professor Emeritus of Biology is one of the world's leading experts on cellular slime molds. After almost 70 years of studying these organisms, he said, "You could never be bored by them."
-
According to Bonner, slime molds possess a fascinating repertoire of behaviors: They can be chopped in two and reconstitute two versions of themselves. When separated, they will put themselves back together and start to move. They avoid dead ends and are oriented by gases, such as oxygen. And in their life cycle, some cells die so that others may live.
-
-
Where others see dirt, John Bonner sees beauty.
Where others see jumbled clumps, he sees highly sophisticated organization.
-
At age 89, Bonner, the George M. Moffett Professor Emeritus ofBiology, is one of the world's leading experts on cellular slime molds, found in soils the world over. He has led the way in making "Dictyostelium discoideum" a model organism central to examining some of the major questions in experimental biology. Science magazine describes him as "the current patriarch of the slime mold community.”
-
He has made them the subject of his latest book -- his 18th -- called "The Social Amoebae: The Biology of Cellular Slime Molds." Published by Princeton University Press, it gives a detailed history of his "beloved slime molds," showing where they fit into biology and how they may illuminate that vast subject. He intends it as "an essay on the big things we have learned.”
-
What is it about this slimy, ground-dwelling critter that has captivated Bonner for nearly 70 years?
-
Slime molds are "no more than a bag of amoebae encased in a thin slime sheath," Bonner said. "Yet they manage to have various behaviors that are equal to those of animals who possess muscles and nerves with ganglia -- that is, simple brains.”
-
But they are not animals, or fungi, bacteria or plants. They belong to the fifth kingdom of life, the one least understood by scientists, known as Protists.
Where others see jumbled clumps, he sees highly sophisticated organization.
-
At age 89, Bonner, the George M. Moffett Professor Emeritus ofBiology, is one of the world's leading experts on cellular slime molds, found in soils the world over. He has led the way in making "Dictyostelium discoideum" a model organism central to examining some of the major questions in experimental biology. Science magazine describes him as "the current patriarch of the slime mold community.”
-
He has made them the subject of his latest book -- his 18th -- called "The Social Amoebae: The Biology of Cellular Slime Molds." Published by Princeton University Press, it gives a detailed history of his "beloved slime molds," showing where they fit into biology and how they may illuminate that vast subject. He intends it as "an essay on the big things we have learned.”
-
What is it about this slimy, ground-dwelling critter that has captivated Bonner for nearly 70 years?
-
Slime molds are "no more than a bag of amoebae encased in a thin slime sheath," Bonner said. "Yet they manage to have various behaviors that are equal to those of animals who possess muscles and nerves with ganglia -- that is, simple brains.”
-
But they are not animals, or fungi, bacteria or plants. They belong to the fifth kingdom of life, the one least understood by scientists, known as Protists.
-
Bonner likes to point out that slime molds possess a fascinating repertoire of behaviors. They can be chopped in two and reconstitute two versions of themselves. They exhibit a form of intelligence: When separated, they will put themselves back together and start to move. They avoid dead ends and are oriented by gases, such as oxygen.
-
Their life cycle intrigues researchers for the questions it raises about altruism. As the individual cells of Dictyostelium divide in two, their population doubles in a few hours. Once they have consumed all of their favorite food -- all the bacteria in the vicinity -- they will begin to gather at a central collection point. So many come together that the clumped cells become visible to the naked eye.
-
Their life cycle intrigues researchers for the questions it raises about altruism. As the individual cells of Dictyostelium divide in two, their population doubles in a few hours. Once they have consumed all of their favorite food -- all the bacteria in the vicinity -- they will begin to gather at a central collection point. So many come together that the clumped cells become visible to the naked eye.
-
From there, the cells dance a ballet. A 1984 BBC documentary, "Professor Bonner and the Slime Molds," took advantage of this natural choreography. The cells' motions are sped up on film and set to classical music. As they gather, they lengthen and attach to another, like a great conga line. A nipple forms on the clump, causing the mass to stretch out into a slug which then slowly inches along the Petri dish. A half day later, the slug, made up of hundreds of thousands of cells, will form what Bonner describes as a "fruiting body," a dead stalk with a ball of live spores on the top. Out of the lab and in the natural world, the spores will poke thorough soil and be carried away to new pastures by crawling insects and worms.
-
The main value of the self-sacrifice by the stalk cells, scientists believe, is to maximize the spread of the organism. Sticking up into the air, it turns out, makes spore dispersal more effective. How is it that some cells are willing to be part of the stalk and die, so that some others may live on as spores? As Bonner has pointed out, this occurs because all of the cells are closely related genetically, and the lost genes of the stalk cells are carried on to the next generation by the spores. Experiments have shown that mixtures of species will separate and sort themselves out. It is as if they know their own kind.
-
Between their seeming altruism and their other complex behavior, the slime molds raise compelling questions for scientists to ponder. After all this time, Bonner believes he has yet to get to the bottom of it all.
-
The main value of the self-sacrifice by the stalk cells, scientists believe, is to maximize the spread of the organism. Sticking up into the air, it turns out, makes spore dispersal more effective. How is it that some cells are willing to be part of the stalk and die, so that some others may live on as spores? As Bonner has pointed out, this occurs because all of the cells are closely related genetically, and the lost genes of the stalk cells are carried on to the next generation by the spores. Experiments have shown that mixtures of species will separate and sort themselves out. It is as if they know their own kind.
-
Between their seeming altruism and their other complex behavior, the slime molds raise compelling questions for scientists to ponder. After all this time, Bonner believes he has yet to get to the bottom of it all.
TV. Bonner said, "My idea of happiness in the laboratory is to do experiments that somehow combine the utmost simplicity of design with the maximum significance of result.”
-
TH. Bonner's latest book gives a detailed history of his "beloved slime molds," showing where they fit into biology and how they may illuminate that vast subject.
Resultat av försöken
1. Slemsvamp i olika miljöer.
Vi har under hela tiden vi har hållit på med slemsvamparna sett dem ändra form och utseende. I början av projektet gick vi vid ett antal tillfällen ut i skogen och letade efter slemsvampar som vi skulle kunna göra en förundersökning på innan vi fick slemsvampskittet vi beställt från USA. I Lycketorpskogen utanför Mjölby hittade vi fruktkroppar och plasmodium som vi sedan analyserade och undersökte i skolans mikroskop. Bland annat kunde vi identifiera fruktkropp från slemsvampsarten Vargmjölk och i microskopet såg vi hur trollsmör hade "vävt in” sina slemmiga trådar i en bit stubbe för att söka efter bakterier och organiskt material att bryta ner. Slemsvamperna hittade vi främst på mörka och fuktiga platser som under stenar, på ”baksidan” av träd (ej solsidan) och på ruttna stubbar. Vi hittade fruktkropp på hösten då det börjat bli lite kallare. Troligtvis hade plasmodiumen förvandlats till fruktkropp på grund utav kylan. Vi tror att det även är mycket möjligt att hitta slemsvampar som fruktkropp på våren, men detta har vi inte undersökt.
I och med att vi beställt ett slemsvampskitt från USA har vi lyckats få fram alla slemsvampens huvudstadier i petriskålar. Vi har sett slemsvampen utveckling från sklerotium, till plasmodium som sedan blev till fruktkroppar och sedan sporer. Att få slemsvampen att byta stadium på detta sätt har inte varit så komplicerat. Sklerotium som vi beställt från Canada var bara att placera ut på agarplattor och ge lite havregryn, så utvecklades de till plasmodium på bara några dagar. Dessa plasmodium växte i rasande takt och vi fick efter några veckor ihop en riktigt stor samling.
Det krävde inte heller någon speciellt stor ansträngning för att få slemsvampen att bilda sporer. Det vi gjorde var att placera plasmodiumen på fuktat hushållspapper (detta gjorde vi för att sänka pH värdet så att vi skulle slippa mögel) och efter att slemsvampen växt sig tillräckligt stor slutade vi bara att fukta pappret och ge slemsvampen mat. Då tyckte inte slemsvampen att petriskålen var särskiljt trevlig att vistas i längre och den bildade, efter ett antal rymningsförsök, fruktkroppar. Inuti fruktkroppenen bildades sporer och när fruktkroppen sedan sprack spreds ett grått pulver petriskålen. Detta pulver var sporer som i naturen skulle ha spridits med vinden till avlägsna platser där bättre slemsvampsförhållanden råder. Vi försökte få sporerna att bilda myxoflagellater som kunde "smälta samman” till en ny zygot, men utan resultat. Vi tror att förutsättningarna kanske inte var helt rätt. Dessutom skulle man inte kunna se "parningen" med blotta ögat då den sker i mikroskopisk miljö. Vi kollade dock inte på sporerna i mikroskop, vilket kanske var något som vi kunde ha gjort, men i så fall hade vi behövt ett väldigt bra microskop eftersom sporerna är så väldigt små.
En sak som vi länge funderade över var om myxoamöbor/-flagellater kan smälta ihop med myxoamöbor/-flagellater från samma sporangium, alltså från samma slemsvamp. Detta har vi inte fått något säkert svar på men vi har en kvalificerad gissning. Eftersom man inte klassificerar slemssvampens fortplanting som sexuell, även om det kan se så ut, så kan man anta att två myxoamöbor/-flagelater från samma fruktkropp borde kunna smälta ihop. Det bildas dessutom inte några nya kombinationer vid sammansmältningen som det gör hos till exempel oss människor, antagligen på grund av att den egentilgen inte har något större hot mot sin fortsatta existens och därmed inget behov av att utvecklas. En slemsvamp kan till exempel även föröka sig genom att helt enkelt bara dela på sig, alltså celldelning (i princip är det samma sak som sker när den bildar sporer). Men då kan man fråga sig vad den ska ha sammansmältningen till överhuvudtaget. Kanske är den ett steg på vägen mot könslig fortplantning? Eftersom slemsvampen är mycket gammal så är detta möjligt. Samtidigt vet vi att den bildar sporer för att kunna sprida sig till andra, mer gynnsamma, områden och förhållanden.
Vi har också låtit slemsvamp (i plasmodieform) komma i kontakt med olika ämen såsom salt, aceton och diskmedel för att se hur det påverkar slemsvampen. Vi undrade om det finns något som slemsvampen inte gillar, eller rent av dör av. Det vi gjorde var helt enkelt att vi lade lite av dessa ämnen i petriskålarna med mest plasmodium och väntade för att se vad som hände. Efter två-tre timmar såg vi att i de skålar det var salt och aceton i fanns det mindre slemsvamp i de områden vi placerat ämnena. Slemsvampen verkade undvika ämnena så mycket som möjligt och välja andra vägar fram till maten. I den petriskål innehållande diskmedel verkade det inte som att slemsvampen undvek ämnet lika mycket som i de andra petriskålarna. Det fanns fortfarande lite slemsvamp i diskmedelsområdet.
Varför vi fick detta resultat gissar vi beror på att saltet och acetonen drar åt sig fukt mer, så att slemsvampen helt enkelt torkar ut när den kommer i kontakt med dessa ämnen, och det gillar den inte. Att den drar sig undan beror på att när slemsvampen skickar ut sina ”trådar" åt alla håll "checkar den av området” och åt det håll där trådarna kommer fram lättast och där mest mat påträffas glider den. I övrigt verkar det som att slemvamparna är ganska tåliga och de verkade inte påverkas av att det fanns konstiga ämnen i deras miljö.
2. Se hur slemsvampen rör sig i mikroskop.
Vi har för varje gång vi har träffat på nya stadier av slemsvampen tittat på dem i mikroskop. Vi ville se hur stadiumen skiljde sig från varandra, hur de var uppbyggda och hur plasmodiet rörde sig. Enligt Nakagakis experiment med slemsvampen ska man kunna se den plasmodiska strömmingen i slemsvampen, alltså hur plasmodieformen av slemsvampen i vågrörelser skjuter fram sitt cellinnehåll så att den på så sätt ”väller” framåt.
Att titta på detta hade vi även som moment då vi hade redovisning för NV06.
Hur slemsvampen är uppbyggd och att plasmodiet är en nätaktigt förgrenad cell har vi kunnat se, men rörelsen har vi inte kunnat uppfatta. Troligtvis var mikroskopen för dåliga eller så var inte slemsvampen tillräckligt aktiv. Dock har vi sett att slemsvampen har rört sig, om än inte med blotta ögat. De har till och med rymt ur petriskålarna och brett ut sig både på kakelplattor och potatisar.
-
-
3. Leta upp information om slemsvampens genom ,eller delar av dess genom, på internet och undersöka detta.
-
-
Via hemsidan NCBI (National Center for Biotechnology Information) fann vi genomet för slemsvampsarten Dictyostelium discoideum, även kallad "social amoeba". Denna slemsvamp är en mer amöbaliknande art av slemsvamp och den har ofta använts som modellorganism inom olika biotekniska studier. Den har 6 kromosomer och innehåller 33,984,068 baspar. Detta gör kromosomerna ganska gentäta och man har funnit att de allt som allt kodar för cirka 12.500 proteiner.
Det finns särskilt många gener för polyketid syntaser och ABC transportörer, vilket tyder på att slemsvampen har en omfattande sekundär metabolism för att kunna producera och exportera små molekyler. Det finns också många kopior av bitar av extrakromosomalt ribosomalt DNA (rDNA) i ändarna av varje kromosom, vilket tyder på en telomer struktur och att slemsvampen har en enda mekanism för att upprätthålla både rDNA och kromosom termini, dvs. telomerer (naturliga "ändstationer" i eukaryota kromosomer).
Det finns särskilt många gener för polyketid syntaser och ABC transportörer, vilket tyder på att slemsvampen har en omfattande sekundär metabolism för att kunna producera och exportera små molekyler. Det finns också många kopior av bitar av extrakromosomalt ribosomalt DNA (rDNA) i ändarna av varje kromosom, vilket tyder på en telomer struktur och att slemsvampen har en enda mekanism för att upprätthålla både rDNA och kromosom termini, dvs. telomerer (naturliga "ändstationer" i eukaryota kromosomer).
-
-
4. Ingen mat
-
4. Ingen mat
-
Med detta experiment ville vi undersöka vad som händer om inte slemsvampen får någon mat. Vår hypotes var att den så småningom skulle ändra stadium på grund utav matbristen. Dock visste vi inte om den skulle gå in i den skyddande sklerotiumfasen, eller om den skulle bilda sporer. Båda alternativen verkade lika möjliga.
-
Utförandet av experimentet var simpelt. Vi slutade helt enkelt ge en av slemsvamparna de obehandlade havregryn och inväntade resultat i cirka en vecka. Under dag fyra märkte vi att slemsvampen gjort vissa försök att ”rymma”. Den hade sänt ut sina trådar längre än förut och vi antar att det var i jakt på mat. När det gått en vecka hade slemsvampen försökt sprida sig ännu mer och det var ganska mycket vita ”slemspår” på agarplattan. När det sedan gått två veckor utan att vi givit slemsvampen mat såg vi att den börjat stelna och bli lite mer orange på vissa ställen. Vi antog att den börjat gå in i sklerotiumfasen. Dock blev analyseringen av detta försvårat på grund utav den stora mögelattacken och vi var tvungna att avsluta försöket lite tidigare än vi planerat. På grund utav detta kom vi inte fram till någon större slutsats mer än att slemsvampen påverkas av brisen på mat och att den då gör försök att skydda sig själv.
-
Mögelattackerna var i stort sätt omöjliga att undvika eftersom möglet spred sig så snabbt och mögelsporerna kontaminerade så småningom alla agarplattor. Vi försökte göra ny okontaminerad agar, tvätta instrumenten, bränna och plasta in alla saker, men det visade sig vara lönlöst. Dock påverkade inte möglet slemsvamparna på något sätt, det blev bara svårare och äckligare för oss att arbeta.
-
5. Ljusexponering
-
Slemsvampar gillar mörker. Men vad händer när de exponeras för ljus? Detta ville vi ta reda på och därför placerade vi två petriskålar i en vit öppen plastpåse. Efter cirka en vecka då slemsvampen försökt rymma flera gånger kunde man se tecken på att den börjat omvandlas. Det bildades små, lite mörkare, högar av slemsvamp. Dessa sköt efter någon dag upp och massor små fruktkroppar bildades. De hade en gul ”stam” och en mörkare ”hatt”. Efter två-tre dagar som fruktkroppar såg de ut att skrumpna lite och ett "grått pulver" avgavs från dem om man petade på dem. Det gråa pulvret var sporer som slemsvampen avgett för att med vinden kunna sprida sig till avlägsna platser där miljön är bättre.
-
Just denna sporbildning gör att slemsvampen lätt kan tas, och många gånger har tagits, för att vara en svamp. Det finns nämligen många svampar som gör på ungefär samma sätt. Men för svampar har fortplantningskropparna, dvs sporerna, som uppgift att gro och bilda mycel. Detta gäller inte för slemsvampen.
-
Vi kom alltså fram till att då en slemsvamp, utan möjlighet att "rymma", utsätts för ljus kommer den att bilda sporer för att på så sätt kunna fortsätta existera, om än någon annan stans.
-
6. Köldchock
-
6. Köldchock
