Wimpertierchen-Wirte
Obwohl die Wimpertierchen mehrheitlich eine aerobe Lebensweise aufweisen, umfassen die meisten ihrer Hauptlinien (Klassen) auch frei lebende oder endobiotische Gruppen, die sekundär zu einer anaeroben Lebensweise übergegangen sind.
Diese Übergänge sind gekennzeichnet durch eine Umwandlung ihrer (Sauerstoff atmenden) Mitochondrien in sog. mitochondrienähnliche Organellen (mitochondrion-related organelles, MROs) und dem Erwerb von prokaryotischen Symbionten (Bakterien oder Archaeen), die ihren fermentativen Stoffwechsel erleichtern.
Es wird allgemein angenommen, dass es sich hierbei um syntrophische Partnerschaften handelt, in der die symbiotischen Prokaryoten (in der Regel methanogene Archaeen oder Sulfat-reduzierende Bakterien), die Endprodukte der Fermentation der Wirts-MROs, hauptsächlich Wasserstoff (H2), während der Methanogenese oder Sulfatreduktion nutzen. Diese Syntrophie führt zu einer höheren Energieeffizienz für den Wirt und zur Produktion von Methan respektive Schwefelwasserstoff.
In ihrer 2024 erschienenen Arbeit untersuchten Daniel Méndez-Sánchez et al. insgesamt 53 anaerobe Wimpertierchenstämme aus langfristig stabilen polyxenischen Kulturen, davon 42 aus Süßwassersedimenten, 11 aus Brack- und Meerwassersedimenten und eine Bodenprobe aus verschiedenen Teilen der Erde.
In diesen fanden sich eine Reihe frei lebender anaerober Wimpertierchen-Spezies, hauptsächlich aus der Ordnung Metopida (aber auch die Verwandte Armophorida). Die methanbildenden Archaeen gehörten zu den drei Gattungen Methanoregula, Methanobacterium und Methanocorpusculum.
Dabei stand sie taxonomische Stellung des Wirts (Gattung und darüber) und seine Umgebung (d. h. selber endobiotisch, maritim/brackig oder frei im Süßwasser lebend) in Beziehung zur Identität der Methanogenen auf Gattungsebene, was für eine starke Spezifität und „Treue“ in der jeweiligen Assoziation spricht.
Um das Potenzial für eine horizontale Übertragung der methanogenen Symbionten zwischen verschiedenen Wimpertierchenarten bzw. die Stabilität der Symbionten zu testen, wurden Paare von Wimpertierchen aus bereits etablierten Kulturen gemischt und gemeinsam kultiviert und nach angemessener Zeit analysiert (siehe unten).
Amöben-Wirte
Bereits im Jahr 2023 hatten Sebastian C. Treitli et al. die Amöben-Spezies Pelomyxa schiedti (mit Stamm SKADARSKE) auf Endosymbionten hin untersucht.
Pelomyxa ist eine Gattung anaerober Amöben, die in Gemeinschaft mit mehreren prokaryotischen Endosymbionten leben.
Polyxenischen Kulturen von P. schiedti SKADARSKE bestanden außer aus dem Pelomyxa-Wirt aus folgenden Endosymbionten:
Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) und Elektronenmikroskopie (EM) zeigten, dass das Bakterium „Ca. V. pelomyxae“ innerhalb von Vesikeln lokalisiert ist, während die anderen Endosymbionten frei im Zytosol vorkommen, wobei „Ca. Mr. pelomyxae“ um den Zellkern herum angereichert ist.
Genom- und Transkriptom-basierte Rekonstruktionen des Stoffwechsels legen nahe, dass der Stoffwechsel von P. schiedti Einfachzucker (Monosaccharide) produziert, die außer dem eigenen Stoffwechsel auch den Stoffwechsel von „Ca. V. pelomyxae“ antreiben, während „Ca. Syntrophus pelomyxae“ vom Abbau von Butyrat und Isovalerat aus der Umgebung lebt.
„Ca. Mr. pelomyxae“ selbst ist typisch für Methanoregula-Angehörige ein schlankes, stäbchenförmiges Archaeon, das endosymbiotisch im Zytoplasma der Gattung Pelomyxa (Archamoebae) vorkommt.
FISH-Hybridisieren ist mit der spezifischen Oligonukleotid-Sonde Meth-P-972 möglich.
Aufgrund von phylogenetischen Analysen der 16S-rRNA wurde das Archaeon als Kandidat der Gattung Methanoregula zugeordnet.
Beide Bakterienarten und die Amöbe verwenden Hydrogenasen, um die Elektronen auf Wasserstoff zu übertragen. Dies ist ein Prozess, der einen niedrigen Wasserstoff-Partialdruck erfordert, d. h. erzeugter Wasserstoff (H2) muss sofort wieder entfernt werden. Dies wird durch den dritten Endosymbionten, „Ca. Mr. pelomyxae“ erreicht, der H2 und Formiat für die Methanogenese verbraucht. Eine interessante Konsequenz ist folgende:
Während die beiden bakteriellen Symbionten durch eine Behandlung mit Vancomycin eliminiert werden können, ohne die Lebensfähigkeit der Amöben zu beeinträchtigen, tötete die Behandlung mit 2-Bromethansulfonat (BES), einem spezifischen Inhibitor (Hemmstoff) der Methanogenese, die Amöben ab – was auf die Unentbehrlichkeit der Methanogenese für dieses endosymbiotische Konsortium hindeutet.
