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From bivalves to microbes to birds
ecological interactions in a marine symbiosis
Sarah Zauner
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Naturwissenschaften (Lebenswissenschaften): Biologie
Betreuer*innen
Matthias Horn ,
Jillian Petersen
DOI
10.25365/thesis.79133
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18130.16973.226494-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Marine Symbiosen sind zentral für das Funktionieren von Ökosystemen, dennoch bleiben die komplexen, biotischen Wechselwirkungen zwischen mikrobiellen Gemeinschaften, tierischen Wirten und höheren trophischen Ebenen unzureichend verstanden. Diese Dissertation untersucht trophische Interaktionen in einem einzigartigen Küstenökosystem: den biologisch vielfältigen, intertidalen Seegraslebensräumen im Nationalpark Banc d’Arguin vor der Küste Mauretaniens, mit besonderem Fokus auf die Muschel Loripes orbiculatus (Familie Lucinidae) und deren mikrobielle Assoziationen. In diesem System beherbergt L. orbiculatus einen primären, Schwefel-oxidierenden gammaproteobakteriellen Symbionten, der in spezialisierten Kiemenzellen untergebracht ist und für die Ernährung des Wirts essenziell ist. Bemerkenswerterweise vermehrt sich diese Art über gelatinöse Eimassen – eine seltene Reproduktionsstrategie unter Lucinidae. Meine Analysen dieser Eimassen zeigten eine mikrobielle Gemeinschaft, die sich deutlich von der ihrer Umgebung unterscheidet und in der keine primären Symbionten nachweisbar sind, was darauf hindeutet, dass die Akquisition der Symbionten aus der Umwelt nach dem Schlüpfen erfolgt. Weitergehende Untersuchungen an adulten Muscheln enthüllten eine bislang unbeschriebene, bakterielle Shewanella Art, die intrazellulär in den Kiemen, nahe dem Schwefel-oxidierenden Symbionten, residiert. Proteomische Analysen deuten darauf hin, dass in diesem Bakterium hohe Mengen an Proteinen wie GroEL, GroES und DnaK vorhanden sind, welche für die Vermittlung von Wirt-Mikroben-Interaktionen bekannt sind, was auf eine aktive Rolle innerhalb der Symbiose hinweist. Interessanterweise wurde dieselbe Shewanella Art auch in Kotproben des Knuttstrandläufers Calidris canutus canutus nachgewiesen, die sich von L. orbiculatus ernähren. Dies legt eine potenzielle trophische Verbindung nahe, bei der die Vögel als Vektoren für die mikrobielle Verbreitung oder als Reservoirs dieser Bakterien fungieren könnten. Insgesamt stellen diese Ergebnisse herkömmliche Vorstellungen zur Übertragung von Symbionten in Frage und unterstreichen die dynamische Natur wirtassoziierter, mikrobieller Gemeinschaften in Küstenökosystemen. Durch die Aufklärung der Zusammenhänge zwischen Reproduktionsstrategie, mikrobieller Gemeinschaftszusammensetzung und trophischen Interaktionen liefert diese Arbeit neuartige Einblicke darin, wie biotische Wechselwirkungen marine Symbiosen gestalten und die Dynamik von Ökosystemen antreiben können. Diese integrierten Erkenntnisse fördern die Forschung zu marinen Symbiosen erheblich und haben das Potenzial, zukünftige Studien zu ökologischen Wechselwirkungen in Küstenregionen anzuregen.
Abstract
(Englisch)
Marine symbioses are central to ecosystem functioning, yet the complex biotic interactions linking microbial communities, animal hosts, and higher trophic levels remain insufficiently understood. This thesis investigates trophic interactions within a unique coastal ecosystem: the biologically diverse, intertidal seagrass habitats in the National Parc Banc d’Arguin, off the coast of Mauritania, focusing on the lucinid bivalve Loripes orbiculatus and its microbial associations. In this system, L. orbiculatus harbors a primary sulfur-oxidizing gammaproteobacterial symbiont housed in specialised gill epithelial cells, essential for host nutrition. This species reproduces via gelatinous egg masses, a rare reproductive strategy among lucinids. My analyses of these egg masses revealed a microbial assemblage distinct from that of the surrounding environment, with no detectable primary symbionts, suggesting that symbiont acquisition occurs horizontally post hatching. Further investigation in adult bivalves uncovered a previously undescribed Shewanella species residing intracellularly in the gills close to the sulfur-oxidizing symbiont. Metaproteomic analyses revealed that high levels of proteins known to mediate host-microbe interactions such as GroEL, GroES, and DnaK are present in this bacterium, suggesting adaptations to host association through gene expression. Intriguingly, the same Shewanella lineage was also detected in fecal samples from migratory shorebirds that feed on L. orbiculatus, suggesting a potential trophic connection whereby birds may act as vectors for microbial dispersal or as reservoirs of these bacteria. Collectively, these findings challenge conventional views on symbiont transmission and highlight the networks of interactions among host-associated microbial communities in coastal ecosystems. By elucidating the relationships between reproductive strategy, microbial community composition, and trophic interactions, this work contributes novel insights into how biotic interactions can shape marine symbioses and drive ecosystem dynamics. These integrated insights significantly advance marine symbiosis research and have the potential to inspire future studies on coastal ecological interactions.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Chemosymbiose Lucinidae marine Muscheln ökologische Interaktionen Wirt-Bakterien-Interaktion Seegrass Ökosystem mikrobielle Lebensgemeinschaften
Schlagwörter
(Englisch)
chemosymbiosis marine bivalves Lucinidae ecological interactions seagrass ecosystem microbial communities host-microbe interactions
Autor*innen
Sarah Zauner 
Haupttitel (Englisch)
From bivalves to microbes to birds
Hauptuntertitel (Englisch)
ecological interactions in a marine symbiosis
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
152 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Barbara Campbell ,
Maxim Rubin-Blum
AC Nummer
AC17626581
Utheses ID
76244
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |