Обнаружены неизвестные виды бактерий в организмах дельфинов

Исследователи из Школы медицины, работая с Программой по морским млекопитающим ВМС США в Сан-Диего, обнаружили поразительное разнообразие новых, ранее не описанных видов бактерий, живущих в организмах обученных дельфинов. Эти дельфины используются ВМС для поиска морских мин и обнаружения подводных нарушителей. Схожие типы бактерий были найдены и у диких дельфинов.

"Около трех четвертей видов бактерий, которые мы обнаружили во рту дельфинов, для нас совершенно новы", — заявил Дэвид Релман, профессор медицины, микробиологии и иммунологии. По его словам, эти ранее неизвестные бактерии представляют собой "целые новые царства жизни".

Исследование опубликовано 3 февраля в журнале Nature Communications. Старший автор — Дэвид Релман, ведущий автор — Элизабет Бик, научный сотрудник его лаборатории.

"Бактерии — одни из наиболее изученных микробов, поэтому было удивительно обнаружить, насколько найденные нами типы бактерий являются ранее не описанными", — отметил Релман. "Новизна означает не просто новые названия видов, семейств, классов или типов… Есть основания полагать, что наряду с таксономической новизной существует и функциональная новизна".

Исследование микробиоты

Проект по каталогизации бактериальных сообществ (микробиоты) дельфинов начался, когда ВМС обратились к Релману с целью разработки пробиотического штамма бактерий для поддержания здоровья дельфинов.

Тренеры ВМС регулярно брали мазки изо рта и прямой кишки дельфинов, а также образцы выдыхаемой через дыхало жидкости, желудочного сока и воды из бассейнов. Образцы отправлялись в Стэнфорд на сухом льду для анализа.

Схожее разнообразие и новизна бактерий были обнаружены и в образцах, взятых у диких дельфинов из залива Сарасота у западного побережья Флориды, хотя и с небольшими отличиями в бактериальном составе ротовой полости.

Цели и перспективы исследования

Релман заявил, что надеется создать профиль нормальных микробных сообществ у здоровых дельфинов и других морских млекопитающих. Это позволит ученым обнаруживать ранние изменения, которые могут сигнализировать о начале заболевания или проблемах со здоровьем, вызванных изменением климата и потеплением океана.

"Существует большая обеспокоенность по поводу меняющихся условий в океанах и их потенциального воздействия на здоровье диких морских млекопитающих", — сказал Релман. "Мы очень хотели бы разработать диагностический тест, который показывал бы нам, когда морские млекопитающие начинают страдать от пагубного влияния изменений в их среде обитания".

Исследование может помочь разгадать и другие загадки, например, как дельфины переваривают пищу, хотя они глотают рыбу целиком, не пережевывая. Ответ может крыться в уникальной группе бактерий, которая также была идентифицирована у вымирающего вида пресноводных дельфинов, обитающих в реке Янцзы в Китае.

"Это очень интригующая группа бактерий, которую раньше не видели ни у одной наземной группы животных", — сказала Бик. "Мне бы очень хотелось узнать о них больше и секвенировать их геномы, чтобы понять их функциональные возможности".

Сравнение с морскими львами

Исследование также включало анализ образцов изо рта, желудка и прямой кишки обученных морских львов ВМС. "Морские львы и дельфины содержатся в одном месте, их кормят одной и той же рыбой, и они плавают в одной и той же воде… но их микробиота очень и очень разная", — отметила Бик.

В отличие от дельфинов, морские львы имеют много общих типов бактерий со своими наземными родственниками.

"Морские львы не так сильно отличались от других хищников, таких как собаки и кошки", — сказала Бик. "Они эволюционно связаны с ними, и их микробиота выглядит очень похожей. Но у дельфинов нет близкородственного наземного млекопитающего, и их микробиота сильно отличается от всего, что люди видели раньше".

Расширение исследований

Команда Релмана планирует расширить исследование, включив в него других морских млекопитающих, таких как морские выдры, косатки, серые киты, тюлени, морские слоны и ламантины. Цель, в частности, — понять, как жизнь в море на протяжении миллионов лет, прошедших с момента возвращения в него млекопитающих, могла сформировать структуру их микробных сообществ и их роль в здоровье.

Уже ведется анализ более 80 образцов фекалий косаток, собранных Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США с помощью специально обученных собак, которые, стоя на носу лодок, указывают на свежие экскременты, пока те не утонули.

Департамент рыбы и дикой природы Калифорнии предоставляет биологические образцы от морских выдр и тюленей в рамках своих природоохранных программ. Центр морских млекопитающих в Сосалито (крупнейший на Западном побережье центр спасения и реабилитации) отправляет образцы мазков изо рта и прямой кишки от находящихся под его опекой тюленей.

Релман отметил, что это исследование может помочь ученым начать отвечать на фундаментальные вопросы о жизни в океане.

"Морские млекопитающие остаются одной из наименее изученных сред обитания для исследования микробной жизни. Есть много причин полагать, что это важные среды для изучения, отчасти из-за важности для здоровья самих морских млекопитающих, но и потому, что они позволяют заглянуть в то, что значит жить в море, и понять природу наших взаимоотношений с этой частью нашей окружающей среды", — заключил Релман.