مقدمه
سرخاب ها چرخه زندگی پیچیده ای دارند که مستلزم تغییرات چشمگیری از یک شفیره سایپریس و ناپلیوس شناور و آزاد پلانکتونی است که با به یک سرخاب جوان بدون پایک با ریخت شناسی حشرات بالغ تبدیل می شوند (کریسپ 1955؛ کریسپ و مدوز 1963؛ بارنز و بلک استاک 1974؛ آلدرد و کلیر 2008؛ گوهاد و همکارانش 2012؛ ماروزو و همکارانش 2012). چسبندگی اهمیت زیادی برای بقا در طی تحول از مرحله سایپرید به مرحله جوانی دارد و زمانی که حشره جوان رشد می کند و به سمت مرحله بلوغ میرود، چسبندگی برای حفظ اتصال دائمی ضروری می باشد. مکانیزم های اتصال سرخاب از طریق سیالاتی که دستخوش عمل آوردن می گردند مورد توجه علمی برای کاربردهایی برای کنترل آلودگی بیولوژیکی در زمینه های صنعتی (کالو و کالو 2002؛ هلم 2012) و پزشکی (شیواپوجا و همکارانش 2013) و چسب هایی با ترغیب زیستی که در محیط های آبکی سخت می شوند (ژوزف و همکارانش 2011؛ کامینو 2013)، قرار می گیرند. اول، سایپرید سرخاب از طریق یک چسب دائمی به زیرلایه می چسبد، که از طریق دو زائده پیاده روی و یک جفت شاخک از غده های چسب منتشر می گردند، به طور کامل ادغام می شوند، و یک پلاک چسبنده را ایجاد می کنند که آنها را در جای خود محکم میکند (نایت جونز و کریسپ 1953؛ کریسپ 1960؛ واکر 1971، 1973؛ یول و واکر 1985؛ مالینوکس و باتمن 1991؛ ماتسومورا و همکارانش 1998؛ فانگ و همکارانش 2008؛ گوهاد و همکارانش 2012، 2014؛ آلدرید و همکارانش 2013). فازهای بعدی نشست و دگردیسی برای سرخاب های میوه درخت بلوط (balanomorph) مستلزم تغییرات مهمی در طرح و شکل بدن است که منجر به یک پایه دیسکی شکل موازی با زیرلایه (مانند یک حشره جوان) می گردد. بعداً زمانی که جانور رشد میکند و در سراسر زندگی خود پوست اندازی میکند، صفحات پوسته آهکی می گردند و سرخاب گسترش پایه خود و صفحات جانبی را ادامه میدهد. این تحول مهم از سایپرید به حشره جوان، و توانایی تعامل با زیرلایه های مختلف به منظور چسبندگی دائمی، برای درک زیست شناسی تأثیرگذار بر چسبندگی سرخاب مهم است.
ادبیات گسترده ای نشست سرخاب در پاسخ به محرک های مختلف محصول طبیعی و بیوفیلم را توصیف کرده اند؛ با این حال برخلاف شفیره های دریایی آلودگی بیولوژیکی دیگر (هادفیلد 1986، 2011؛ پاولیک و هادفیلد 1990؛ اوبانیا و هادفیلد 1999)، نقش بیوفیلم ها در ترغیب یا ممانعت نشست سرخاب یک نقش پیچیده است و صرفنظر از اینکه وضعیت بیوفیلم چگونه باشد، شفیره ها در نهایت روی سطوح سکونت می گزینند (ریت اسکاف و همکارانش 1986؛ ماکی و همکارانش 1988، 1989، 2000؛ دابریت سوف و همکارانش 2006؛ خاندی پارکر و همکارانش 2006). علائم شیمیایی که نشان دهنده حضور سرخاب های دیگر هستند قوی ترین محرک نشست شفیره ها هستند (نایت جونز و استیونسون 1950؛ نایت جونز و کریسپ 1953؛ کریسپ و مدوز 1963؛ کریسپ 1969؛ ماتسومورا و همکارانش 1998؛ درندو و همکارانش 2006 الف، ب؛ خاندی پارکر و آنیل 2011). لذا فرض ما بر این است که سرخاب ها باید از مکانیزم هایی برای اتصال دائمی به زیرلایه های پوشیده با جوامع بیوفیلم، استفاده کنند. تلاش های زیادی برای توصیف جوامع بیوفیلم بر زیرلایه های رایج سرخاب (دابریستوف و توماسون 2011) و بر سطوح پوسته (باچتی دی گرگوریس و همکارانش 2012) انجام شده است؛ با این حال اطلاعات کمی درباره اثرات متقابل بین سرخاب ها و باکتریها در طی نشست و دگردیسی، و بعد از آن، وجود دارد.
INTRODUCTION
Barnacles have a complex life cycle involving drastic changes from a planktonic free-swimming nauplius and cypris larva, to a sessile juvenile barnacle with adult morphology (Crisp, 1955; Crisp and Meadows, 1963; Barnes and Blackstock, 1974; Aldred and Clare, 2008; Gohad et al., 2012; Maruzzo et al., 2012). Adhesion is critical for survival during the transition from cyprid to juvenile and necessary to maintain permanent attachment as the juvenile grows into an adult. Mechanisms of barnacle attachment via fluids that undergo curing have garnered scientific interest for applications to control biofouling in industrial (Callow and Callow, 2002; Holm, 2012) and medical contexts (Shivapooja et al., 2013) and bioinspired glues that cure in aqueous environments (Joseph et al., 2011; Kamino, 2013). First, the barnacle cyprid attaches to the substratum via a permanent adhesive, released from cement glands through the two walking appendages, a pair of antennules, embedding them completely, creating an adhesive plaque that anchors them in place (Knight-Jones and Crisp, 1953; Crisp, 1960; Walker, 1971, 1973; Yule and Walker, 1985; Mullineaux and Butman, 1991; Matsumura et al., 1998; Phang et al., 2008; Gohad et al., 2012, 2014; Aldred et al., 2013). The subsequent phases of settlement and metamorphosis for acorn (balanomorph) barnacles involve major changes to the body plan and shape, resulting in a disk-shaped basis parallel to the substratum as a juvenile. Later, the shell plates become calcified and the barnacle continues to expand its basis and side plates as the animal grows and molts throughout its life. This critical transition from cyprid to juvenile and the ability to interface with diverse substrata in order to permanently attach is important to understanding the biology that influences barnacle adhesion.
Extensive literature describes barnacle settlement in response to various natural product and biofilm stimuli; however, unlike for other marine biofouling larvae (Hadfield, 1986, 2011; Pawlik and Hadfield, 1990; Unabia and Hadfield, 1999), the role of biofilms in inducing or inhibiting barnacle settlement is complex and larvae will ultimately settle on surfaces regardless of the biofilm state (Rittschof et al., 1986; Maki et al., 1988, 1989, 2000; Dobretsov et al., 2006; Khandeparker et al., 2006). Chemical cues indicating the presence of other barnacles are the strongest driver of larval settlement (Knight-Jones and Stevenson, 1950; Knight-Jones and Crisp, 1953; Crisp and Meadows, 1963; Crisp, 1969; Matsumura et al., 1998; Dreanno et al., 2006a,b; Khandeparker and Anil, 2011). Thus, the assumption is that barnacles must utilize mechanisms to permanently attach to substrata covered in a variety of biofilm communities. Much work has been done to characterize biofilm communities on common barnacle substrata (Dobretsov and Thomason, 2011) and on shell surfaces (Bacchetti De Gregoris et al., 2012); however, little is known of the interactions between barnacles and bacteria during and after settlement and metamorphosis.
چکیده
مقدمه
مواد و روشها
جمع آوری شفیره های سایپریس و شفیره های جوان از میدان یا پرورش شفیره سایپریس
نشست
رنگ آمیزی
ریزبینی دوکانونی
سنجش کمّی باکتری ها
نتایج
باکتری ها در سطح مشترک
سرخاب های مرحله 1 و مرحله 2 – اتصال اولیه و نشست
سرخاب های مراحل 3-5 – تغییرات اساسی از لحاظ شکل
سرخاب های مرحله 6 – شفیره های جوان با دگردیسی کامل
سرخاب روزهای 3-5 و روزهای 6-7 – شفیره های جوان بعد از دگردیسی
ماده جدید در سطح مشترک
الگوهای زنده/مرده باکتریها در سطح مشترک
رنگ آمیزی پروتئین
رنگ آمیزی ROS
بحث
منابع
ABSTRACT
INTRODUCTION
MATERIALS AND METHODS
Collection of cypris larvae and juveniles from the field or rearing of cypris larvae
Settlement
Staining
Confocal microscopy
Quantification of bacteria
RESULTS
Bacteria at the interface
Barnacle stage 1 and stage 2 – early attachment and settlement
Barnacle stages 3–5 – substantial changes in shape
Barnacle stage 6 – fully metamorphosed juvenile
Barnacle day 3–5 and day 6–7 – post-metamorphic juveniles
New material at the interface
Live/dead patterning of bacteria at the interface
Protein staining
ROS staining
DISCUSSION
References