Umeå University's logo

umu.sePublications
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Eutrofiering som selektionsfaktor för förekomst av predationsresistenta och potentiellt patogena bakterier
Title [en]
Eutrophication as a selection factor for the occurrence of predation-resistant and potentially pathogenic bacteria in aquatic environments
Abstract [sv]
Ett av de största hoten mot våra akvatiska miljöer är övergödning. Övergödning leder till drastiska förändringar i ekosystemets artsammansättning och födovävsstruktur. Ett exempel är växtplanktonsamhället, som i övergödda vatten ofta kommer att domineras av oätliga, fintrådiga och toxiska arter. En mer okänd effekt av övergödning är ökad förekomst av oätliga och skadliga bakteriearter. Bakterier gynnas av ökad närsaltsbelastning eftersom de har förmåga att ta upp lösta näringsämnen. Protozoer, som är de huvudsakliga predatorerna på bakterier, kommer i sin tur att gynnas av den ökade bakterietillväxten. Bakterierna kan komma att utsättas för ett ökat predationstryck, vilket i sin tur kan förväntas leda till att bakterierna utvecklar försvarsmekanismer mot predation, eller predationsresistens. I en modell- och litteraturstudie visade vi att predationstrycket på bakterier, definierat som predationen per bakteriebiomassa, ökade med ökande näringsstatus i vattnet. Detta förklaras med att protozoerna i naturliga vatten är födobegränsade. Bakterierna som blir resultatet av den ökade produktionen kommer direkt att konsumeras av protozoerna, varvid bakteriebiomassan inte ökar i samma utsträckning som protozobiomassan. I en fältstudie i Örebrotrakten visade vi ett negativt samband mellan bakteriers ätlighet och det akvatiska systemets näringsstatus. Detta stämmer väl överens med hypotesen att ökad övergödning leder till ökad predationsresistens hos bakterier. Predationsresistens har också visat sig vara en vanlig egenskap hos för människan sjukdomsalstrande bakterier, exempelvis harpestbakterien (Francisella tularensis). Denna bakterie associeras till stillastående övergödda vatten och myggbett. Det är möjligt att den resistens som bakterier utvecklar mot protozoer även fungerar mot människokroppens försvar mot invaderande bakterier. En ökad förekomst av predationsresistenta bakterier i övergödda vatten indikerar därför även en ökad risk för uppkomst och spridning av sjukdomsalstrande bakterier. Målsättningen med detta projekt är att klargöra predationsresistenta bakteriers roll i akvatiska system och att klargöra om deras betydelse ökar i övergödda vatten. Vår hypotes är att protozoer har en nyckelfunktion vid uppkomsten av predationsresistenta och potentiellt patogena bakterier. I projektet planeras fältstudier, laboratorieförsök och modellstudier. I fält kommer ett vattensystem med gradvis ökande övergödning att studeras bland annat med avseende på förekomst av predationsresistenta och (för människan) potentiellt patogena bakterier, hur predationstrycket på dessa bakterier är. I laboratorieförsök undersöks om harpestbakterien använder samma resistensmekanismer för att motstå nedbrytningen i protozoer och humana makrofager. Vi har tidigare visat att långvarig exponering av bakterier mot ett högt protozo-predationstryck leder till ökad predationsresistens hos bakterierna. Genom att utsätta bakterier för långvarig protozopredation och sedan testa förändringar i deras nedbrytningshastighet hos protozoer och makrofager, kommer vi att kunna påvisa eventuell koppling mellan predationsresistens och patogenicitet. Vi kommer därigenom att testa hypotesen om att protozoer i naturliga vatten kan utgöra ett biologiskt gym för att orsaka ökad patogenicitet hos harpestbakterien. Projektet har betydelse vid riskbedömning av spridning av sjukdomsalstrande bakterier, och innefattar både ekologiska och epidemiologiska aspekter. Förutom av grundvetenskapligt intresse är projektet intressant för olika statliga myndigheter såsom försvarets forskningsinstitut, Smittskyddsinstitutet, Naturvårdsverket men även för allmänheten. Resultaten kommer att kommuniceras genom vetenskaplig och populärvetenskaplig publicering, rapportering till forskningsråd och i massmedia. Vi deltar årligen i vetenskapliga konferenser. Publicering av forskningsresultaten beräknas kunna starta inom något år. Temaområden: Miljöforskning, Marin Forskning
Abstract [en]
The aim is to elucidate if high productivity in aquatic systems leads to increased abundance of predation resistant and potentially pathogenic bacteria, such as the tularemia bacterium Francisella tularensis. Outbreaks of this bacterium, has been associated to nutrient rich stagnant waters and mosquito bites. In the proposed project we will use molecular probes for F. tularensis to study its distribution in natural waters in an emerging tularemia area, the Örebro area. The aim is to identify environmental factors, e.g. nutrient status and protozoan abundance, governing the occurrence of the bacterium. We further intend to study occurrence of general predation-resistance in bacteria in the same productivity gradient, by performing transplantation experiments. Microcosm experiments will be performed where the fate of F. tularensis is studied using natural lake water including the microbial food web and mosquito larvae as top predator. The coupling between bacterial predation-resistance and pathogenicity will be approached by comparing molecular mechanisms for predation-resistance in protozoa and human macrophages, and by studying if prolonged protozoan grazing can induce a simultaneous increased resistance to degradation by protozoa and human macrophages. If this is the case we can prove that natural aquatic systems with a high protozoan predation-pressure constitute a biological gym for the evolution of pathogenic bacteria.
Co-InvestigatorSjöstedt, Anders
Co-InvestigatorForsman, Mats
Principal InvestigatorAndersson, Agneta
Coordinating organisation
Umeå University
Funder
Period
2009-01-01 - 2011-12-31
Identifiers
DiVA, id: project:744Project, id: 2008-1443_Formas

Search in DiVA

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar