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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12674 (2023) Citar este artigo

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Em ambientes marinhos, a seleção de hospedeiros, que define como os organismos simbióticos reconhecem e interagem com os seus hospedeiros, é frequentemente mediada pela comunicação olfativa. Embora os simbiontes adultos possam selecionar seus hospedeiros detectando sinais quimiossensoriais, nenhuma informação está disponível sobre o recrutamento de larvas simbióticas, que é um passo crucial para sustentar simbioses ao longo de gerações. Este estudo investiga o reconhecimento olfativo de hospedeiros de estrelas marinhas por camarões Zenopontonia soror adultos e o recrutamento de suas larvas. Examinamos os semioquímicos que influenciam a seleção de hospedeiros usando extrações químicas, experimentos comportamentais em olfatômetros e análises de espectrometria de massa. Depois de descrever a população simbiótica e o desenvolvimento embrionário dos camarões, nossos resultados demonstram que as asterossaponinas, que são tradicionalmente consideradas como defesas químicas nas estrelas do mar, são específicas da espécie e desempenham um papel na atração dos camarões simbióticos. Descobriu-se que os camarões adultos eram atraídos apenas pela espécie hospedeira original, Culcita novaeguineae, enquanto as larvas eram atraídas por diferentes espécies de estrelas do mar. Este estudo fornece a primeira identificação química de uma pista olfativa usada por larvas de organismos simbióticos para localizar seu hospedeiro para recrutamento. Estas descobertas destacam a importância da comunicação química na mediação de associações simbióticas, o que tem implicações significativas mais amplas para a compreensão da dinâmica ecológica dos ecossistemas marinhos.

As relações simbióticas, definidas como associações estreitas e duradouras entre duas espécies diferentes, são onipresentes em toda a biosfera1,2. O impacto de um simbionte na aptidão do hospedeiro varia dependendo de fatores como o tipo de simbiose, o estágio de desenvolvimento do simbionte ou estressores externos como escassez de alimentos ou mudanças ambientais3,4,5. No entanto, os simbiontes sempre retiram uma vantagem de aptidão da relação simbiótica, muitas vezes resultando em uma forte dependência do hospedeiro . A coevolução é frequente em associações simbióticas e leva a adaptações fisiológicas, morfológicas e comportamentais intrínsecas6,7,8,9. Um factor chave que sustenta as relações simbióticas através das gerações é o estabelecimento de um reconhecimento específico, permitindo ao simbionte associar-se selectivamente ao seu hospedeiro10.

O reconhecimento do hospedeiro é alcançado por meio de comunicação multimodal impulsionada por diversos estímulos, como sinais visuais, acústicos e químicos11,12. A detecção química é considerada a forma mais comum de comunicação em ambientes marinhos13,14,15. Os sinais químicos são metabólitos específicos denominados ecomonas ou semioquímicos13,14,15. Nas relações interespecíficas, três categorias de ecomones podem ser distinguidas: alomônios, cairomônios e sinomônios. Essas moléculas proporcionam benefícios para o organismo produtor, para o organismo receptor ou para ambos, respectivamente16. Como o simbionte sempre recebe um benefício da simbiose, as moléculas envolvidas no reconhecimento do hospedeiro são cairomônios em associações parasitárias ou comensais ou sinomônios em relações mútuas13.

Embora a sinalização química desempenhe um papel crucial no estabelecimento de relações simbióticas , a natureza química exacta destes sinais permanece em grande parte não identificada nos organismos marinhos. Atualmente, apenas quatro semioquímicos diferentes de reconhecimento de hospedeiros foram identificados até agora em ambientes marinhos 13,20,21,22. Essas moléculas estrutural e funcionalmente diversas incluem as saponinas triterpênicas anfifílicas envolvidas na associação entre pepinos-do-mar e caranguejos arlequim13 e a anfikuemina hidrofóbica atuando como um sinomônio permitindo a simbiose anêmona-do-mar-peixe-palhaço20. Além disso, dois cairomônios hidrofóbicos foram recentemente descobertos, os espinocromos produzidos por ouriços-do-mar e reconhecidos por camarões simbióticos22 e antraquinonas que permitem o reconhecimento entre crinóides e camarões-pistola21. Esses coquetéis de moléculas são assinaturas químicas específicas dos hospedeiros, permitindo uma seleção precisa dos hospedeiros pelos simbiontes. Em comparação com o grande número de cairomônios que foram identificados no ambiente terrestre23 e dada a ocorrência generalizada de simbioses em ambientes marinhos, uma infinidade de outros cairomônios de reconhecimento de hospedeiro certamente aguardam descoberta.