Even the smallest can change the course of the future: Phage-susceptibility and metabolism in phage-resistant Cellulophaga baltica #18
2019 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Phages, viruses that infects bacteria, have a great impact on the microbial community in marine environment and nutrient cycling in marine ecosystems. Phages alter bacterial abundance and composition due to host infection and lysis. Bacteria that are exposed to phages might develop resistance which in turn may lead to changes on cellular or genetical levels. For example, resistance mechanisms such as alterations in the proteins of the membrane of the bacteria can lead to changes in nutrient uptake. This might lead to a fitness disadvantage for the bacteria, altering the bacterial diversity. In this study, the development of resistance in a marine bacterium, Cellulophaga baltica, and the susceptibility to phage infection of resistant strains have been investigated. Also, the resistant bacteria were studied for a fitness cost due to resistance by testing their ability to metabolize carbon sources. Two bacteria strains tested got resistant to the phages they first got exposed to but the susceptibility to other phages did not change due to resistance. Two other bacteria strains only got reduced susceptibility to the phage they first got exposed to but one of the bacterial strains got resistant to two other phages and the second got resistant to one other phage. Bacteria strains that got resistant to phages lost the ability to metabolize some carbon sources, suggesting a fitness cost due to resistance. However, a fitness benefit was also observed where one bacteria strain gain the ability to metabolize two additional carbon sources. This shows the phage-host interactions that might occur in natural environments, which highlight that phages plays a big part in bacterial diversification and abundance.
Abstract [sv]
Fager, virus som infekterar bakterier, har en stor påverkan på mikrobiella samhällen och omsättningen av näringsämnen i marina ekosystem. Genom infection och lysering av bakterer förändrar fager bakteriernas antal och sammansättning. Bakterier som är exponerade för fager kan utveckla resistens, vilket i sin tur kan leda till cellulära eller genetiska förändringar. Till exempel, mekanismer som förändringar i proteiner i cellmembranet kopplat till resistens kan leda till förändrat näringsupptag. Det kan i sin tur leda till nackdelar i fitness, som påverkar bakteriernas diveristet. I den här studien har utvecklingen av resistens hos en marin bakterie, Cellulophaga baltica, och dess känslighet mot infection av fager undersökts. Dessutom undersöktes de resistenta bakterierna för att se om de fått en kostnad i fitness kopplat till resistens genom att testa deras förmåga att metabolisera kolkällor. Två bakteriestammar blev resistenta mot fagen de först utsattes för, men känsligheten till andra fager förändrades inte på grund av resistensutvecklingen. Två andra bakteriestammar utvecklade minskad känsligheten mot fagen de först utsattes för samt att den ena av bakteriestammarna utvecklade resistent mot två ytterligare fager och den andra bakteriestammen utvecklade resistent mot en ytterligare fag. Bakteriestammarna som blev resistenta mot fager förlorade förmågan att metabolisera vissa kolkällor vilket tyder på en kostnad i fitness kopplat till resistens. Däremot observerades även en vinst i fitness då en bakteriestam erhöll förmågan att metabolisera ytterligare två kolkällor. Det här demonstrerar interaktioner som kan uppstå mellan fager och deras värd i naturliga miljöer som belyser att fager spelar en stor roll för bakteriers mångfald och antal.
Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 15
Keywords [en]
bacteriophage, phage-host interactions, Cellulophaga baltica, phage-resistance, resistance mechanisms, plaque assay, BIOLOG assay
National Category
Biological Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:lnu:diva-84888OAI: oai:DiVA.org:lnu-84888DiVA, id: diva2:1322459
Subject / course
Biology
Educational program
Biology Programme, 180 credits
Supervisors
Examiners
2019-06-112019-06-102019-06-11Bibliographically approved