PDL-prijswinnaar Alice Boudry deed onderzoek naar de co-evolutie van watervlooien en blauwbacteriën

Naar goede jaarlijkse gewoonte reikte PDL ook nu een prijs uit voor de beste masterthesis biologie, virus of niet. De prijs—250 euro én eeuwige roem—werd in de wacht gesleept door Alice Boudry, die haar masterthesis maakte onder het toeziend oog van Prof. Ellen Decaestecker en Prof. Luc De Meester. Hieronder vat Alice samen waarover haar onderzoek ging.

Seizoenale patronen in adaptatie van de watervlo Daphnia magna aan cyanobacteriën

Aquatische ecosystemen worden in toenemende mate bedreigd door stijgende temperaturen en eutrofiëring. Beide processen stimuleren cyanobacteriële (of blauwalgen-) bloeien, die het voedselweb drastisch kunnen verstoren. Naast hun lage voedingswaarde voor zoöplankton, produceren sommige cyanobacteriën ook krachtige toxines, die een gevaar vormen voor mensen en dieren die in contact komen met het aangetaste water. Microcystis (foto) is een voorbeeld van een veelvoorkomend geslacht van giftige cyanobacteriën. De studie van de interacties van cyanobacteriën met andere organismen is essentieel om waterbeheerstrategieën te ontwikkelen.

In deze masterthesis werd er gefocust op de interacties tussen Daphnia magna, een watervlosoort die graag graast op fytoplankton, en Microcystis spp. in de Langerodevijver, een ondiep eutrofisch meer in het natuurgebied Doode Bemde (Neerijse, België). D. magna graast graag op fytoplankton, zoals algen. Sommige genotypes kunnen zelfs giftige cyanobacteriesoorten eten en worden dan ‘tolerant’ genoemd. De grazende D. magna en de giftige Microcystis spp. hebben dus een wederzijdse negatieve invloed, waardoor ze selectie uitoefenen op elkaar en zo samen evolueren. Deze studie was gericht op het begrijpen van de jaarlijkse seizoenale variatie in de adaptatie van D. magna aan Microcystis spp. In het bijzonder wilden we nagaan of snelle lokale evolutie van D. magna in reactie op Microcystis spp. had plaatsgevonden binnen de Langerodevijver. Dergelijke snelle evolutie kan een invloed uitoefenen op de co-evolutie van Daphnia en Microcystis en op ecologische processen, wat dan weer kan leiden tot het ontstaan van eco-evolutionaire dynamieken.

Foto's: Microcystis sp.-isolaat 10 (links: vergroting 400x; rechts: vergroting 1000x). (Foto's: Alice Boudry)

In de eerste fase van deze studie werden Microcystis-isolaten van de Langerodevijver gekarakteriseerd. Eén Microcystis-isolaat uit vroeg-2018 werd geselecteerd om de hypothesen te testen in een blootstellingsexperiment met D. magna-klonen uit de Langerodevijver van vier tijdstippen (vroeg-2018, laat-2018, vroeg-2019, laat-2019). Bovendien werden zes D. magna-klonen van andere meren blootgesteld aan het isolaat om mogelijke lokale adaptatie na te gaan. Verschillende levensgeschiedeniskenmerken werden gedurende veertien dagen opgevolgd. We voorspelden dat (i) de D. magna-klonen van vroeg-2018 toleranter zouden kunnen zijn voor de Microcystis-stam, omdat ze uit diezelfde periode afkomstig zijn of dat (ii) laatseizoensklonen toleranter zouden zijn dan vroegseizoensklonen door de toenemende blootstelling aan oneetbaar fytoplankton doorheen het seizoen. De resultaten tonen dat het experimentele Microcystis-isolaat een sterke impact heeft op de levensgeschiedeniskenmerken van D. magna. Er is zowel genetische differentiatie in eigenschappen tussen de D. magna-subpopulaties van de verschillende tijdspunten uit de Langerodevijver, als differentiatie, afhankelijk van het feit of D. magna afkomstig is van de Langerodevijver of niet. Bovendien omvatten deze genetische verschillen ook de respons op Microcystis-blootstelling. Hoewel de resultaten niet overeenkomen met onze hypothesen, vervult de aanwezigheid van dergelijke snelle evolutie, die kenmerken binnen één groeiseizoen beïnvloedt, een belangrijke voorwaarde voor eco-evolutionaire dynamieken. Onze studie suggereert dat de seizoensdynamieken binnen de Langerodevijver bepaald worden door het samenspel van veranderingen in de omgeving, evenals ecologische en evolutionaire processen. Dat geeft aan dat dit ondiepe eutrofische meer een waardevolle gelegenheid biedt voor het bestuderen van eco-evolutionaire dynamieken. Deze studie is dus een belangrijk startpunt voor verder onderzoek in dit intrigerende ecosysteem.