De bor tæt, beskidt og er stærkt indavlede. Alligevel formår sociale edderkopper med stor succes at holde angreb fra farlige mikroorganismer væk fra deres reder. Tidligere har forskere troet, at svaret på dette skulle findes i edderkoppernes indre. Ny forskning tyder dog på, at det er selve redematerialet, der gemmer på det værdifulde forsvar. Rederne gemmer på helt særlige bakterier og svampe, som forskerne håber indeholder antibiotika, der kan afhjælpe de stigende resistensproblemer, der truer mennesker og sundhedssystemer verden over.
COVID-19-pandemien har lært os mennesker alt om, hvor afgørende afstand kan være for spredningen af sygdomme. Samme udfordring har de sociale insekter og leddyr. Derfor er det måske heller ikke overraskende, at det kun er 76 ud af 93.000 kendte arter af de såkaldt arachnider, der lever i sociale grupper. Netop derfor er de sjældne sociale arachnider særlig interessante at studere – for hvordan forsvarer de deres reder fra at blive angrebet af bakterier, virus eller svampe?
”Tidligere undersøgelser af den sociale edderkoppeart Stegodyphus dumicola har vist, at hverken edderkoppernes immunsystem eller mikrobiom giver dem en særlig beskyttelse. Vores genetiske analyse viser i stedet, at der er en særlig antimikrobiel aktivitet hos nogle af bakterierne og svampene i edderkoppernes rede, der kunne bidrage til at beskytte dem. Vores håb er, at nogle af de antimikrobielle stoffer også vil kunne hjælpe mennesker i kampen mod den stigende antibiotikaresistens,” fortæller artiklens hovedforfatter Seven Nazipi, ph.d. i mikrobiologi og tidligere ph.d.-studerende på Biologisk Institut på Aarhus Universitet.
På genjagt i rederne
Sociale insekter som bier, myrer eller termitter er langtfra en sjældenhed. Fordelene ved at leve sammen er store, fx beskyttelse mod rovdyr ved redebyggeri, bedre fødeindsamling og højere reproduktiv succes gennem bedre yngelpleje. Det er netop også det, de sociale edderkopper af arten Stegodyphus dumicola nyder godt af. De lever i hun-dominerede samfund bestående af flere hundrede individer, der samarbejder om de fleste aktiviteter.
”De her meget lukkede samfund er til gengæld kendetegnet ved ekstremt lav genetisk diversitet, som udgør en potentiel meget alvorlig trussel mod infektion med patogener udefra. Teorien er derfor, at edderkopperne er beskyttede via de bakterier og svampe, som de omgiver sig med. Og da intet tyder på, at edderkoppernes mikrobiom, altså bakterierne inde i edderkopperne, har en beskyttende effekt, prøvede vi med vores nye undersøgelse at undersøge deres redemateriale,” forklarer Seven Nazipi.
Stegodyphus-edderkopperne bygger kompakte reder fyldt med tunneler. Rederne er ofte bygget på grene og blade fra buske og akacietræer fra den afrikanske savanne beklædt med edderkoppesilke. De indbygger dog ofte også rester af deres byttedyr i rederne, og det er i denne store rede-cocktail, forskerne tror, at kimen til edderkoppernes forsvar skal findes.
”Tidligere studier af insekter har vist, at specifikke mikroorganismer, der lever i rederne, kan yde antimikrobielt forsvar mod andre sygdomsfremkaldende mikroorganismer. For at sammenligne bakterie- og svampediversiteten sekventerede vi derfor redematerialet fra i alt 17 reder fra tre forskellige lokationer i Namibia med henblik på at karakterisere den mikrobielle diversitet. På den måde håbede vi at finde et mønster, der kunne give os en ide om, hvorvidt edderkopperne levede i symbiose med eller fik hjælp af specifikke bakterier eller svampe,” siger Seven Nazipi.
Da forskerne ud fra de genetiske data havde kortlagt redernes mikrobiomer – altså sammensætningen af mikroorganismer i dem – virkede det i store træk som om, at mikrobiomet var bestemt af det lokale miljø, altså at de geografisk adskilte edderkoppepopulationer også omgav sig med forskellige typer af mikroorganismer.
”Ikke desto mindre identificerede vi et kernemikrobiom, der var ens for alle tre geografiske lokationer, bestående af fire bakterielle slægter og fire svampeslægter, som sandsynligvis stammer fra omgivende jord og planter af redemiljøet. Selv om vi ikke fandt indikationer af, at der en symbiose i rederne mellem bakterier, svampe og edderkopper, så fandt vi antimikrobiel aktivitet hos bakterier og svampe, der kan tænkes at beskytte edderkopperne mod udefrakommende mikroorganismer,” uddyber Seven Nazipi.
Meget interessante bud
Forskerne havde håbet, at det nye studie kunne udpege en symbiose mellem edderkopper og bakterier, som den man fx kender hos de såkaldte bladskæremyrer, som konstant sikrer sig, at de er omgivet af Actinomycetes-bakterier, der til gengæld producerer antibiotika, der beskytter deres fødekilde mod den patogene svamp Escovopsis. En kemisk analyse fra disse specifikke bakterielle symbionter førte bl.a. til opdagelsen af det svampedræbende stof Dentrigumycin.
”Der er flere af de her symbioser mellem insekter og bakterier, der har skaffet os viden om nye og effektive stoffer, fx Candicidin D, der bruges i behandlingen af gærsvampen Candida albicans. Selvom vi ikke kan identificere et kemisk stof, som bakterierne i rederne udskiller, og som hjælper edderkopperne i deres forsvar, så kan vi med bioinformatiske værktøjer se, at der er nogle meget interessante regioner i bakteriernes genomer, som kunne kode for helt nye antibiotika, der kan hjælpe os mennesker,” fortæller Seven Nazipi.
Hvad enten de pågældende bakterier og svampe, der skaber det effektive forsvar for de sociale edderkopper, stammer fra ørkenjord, planter eller byttedyr, så er forskerne overbevist om, at de specifikt udvælges fra lokalmiljøet og muligvis beriges i rederne efterfølgende.
”Om og hvordan redemikrobiomet så faktisk yder et antimikrobielt forsvar til edderkopperne mangler vi endnu med sikkerhed at forstå, men det genetiske potentiale i både bakterie- og svampeisolater kan pege i den retning. Næste skridt er at isolere og teste hver enkelt af dem og i sidste ende forhåbentligt at finde de stoffer, der hjælper de sociale edderkopper, og se om de også kan hjælpe mennesker til en sundere og mere sikker tilværelse,” siger Seven Nazipi.
