Влияние антибиотиков и изоляции на бактерии-хозяева у дафний

Бактерии постоянно создают новые антибиотики в бесконечной гонке вооружений против других видов, конкурирующих за ресурсы. Человек использует эту способность, применяя антибиотики для борьбы с вредными бактериями. Однако они могут атаковать и полезные бактерии, населяющие кишечник человека и животных. С ростом применения антибиотиков, особенно в животноводстве, их влияние на микробиом хозяина становится важной проблемой наряду с устойчивостью к антибиотикам.

Исследования показывают, что антибиотики могут изменять состав микробиома, влияя на метаболизм и повышая восприимчивость к патогенам. Меньше известно о том, как эти эффекты проявляются в нескольких поколениях.

Учёные из Небраски во главе с Рейли Купером использовали Daphnia magna — ракообразное, которое становится модельным организмом для изучения динамики микробиома. Команда вырастила пять поколений дафний:

• Половина первого поколения выращивалась без антибиотиков, другая — в коктейле с антибиотиками.
• Последующие поколения от неэкспонированных родителей продолжали расти без антибиотиков.
• Потомство от экспонированных родителей делилось пополам: одна половина росла с антибиотиками, другая — без.

Результаты:

• Антибиотики резко изменили популяцию бактерий у первого поколения D. magna, увеличив численность одной группы и сократив другую.
• Разнообразие видов бактерий продолжало снижаться в поколениях, подвергавшихся воздействию антибиотиков.
• Неожиданный результат: У D. magna, чьи родители были экспонированы, но которые сами росли без антибиотиков, микробные сообщества были практически неотличимы от тех, чьи предки никогда не сталкивались с антибиотиками. Это говорит о том, что для восстановления микробиома может быть достаточно одного поколения.

Влияние изоляции:

• Простая изоляция отдельных ракообразных (как экспонированных, так и нет) также привела к снижению бактериального разнообразия в последующих поколениях.
• У изолированных дафний выживаемость снижалась, но увеличивались размер тела и общая репродукция.
• Исчезли относительно редкие группы бактерий, что может указывать на их потенциально вредную роль.

Исследование подтверждает, что D. magna — перспективная модель для изучения устойчивости, разнообразия и траектории развития бактериальных сообществ в нескольких поколениях. Особый интерес вызывает влияние изоляции, которое указывает, что поддержание разнообразного микробиома может зависеть от того, растёт ли животное рядом с представителями своего вида.

Исследование опубликовано в журнале FEMS Microbiology Ecology.