Гены океана в нашем кишечнике: как бактерии научились переваривать водоросли

Новое исследование Мичиганского университета показывает, что бактерии в нашем кишечнике, помогающие переваривать водоросли, такие как нори в суши, получили эту способность от своих морских «родственников» через латеральный перенос генов.

От океана к кишечнику

Океан — огромный резервуар углерода, большая часть которого содержится в водорослях. Морские бактерии играют ключевую роль в его круговороте, расщепляя водоросли. Более десяти лет назад в микробиоме японца были обнаружены гены, позволяющие бактериям разлагать порфиран — сложный углевод из холодноводных водорослей.

Команда под руководством Николя Пудло, Габриэля Васконселоса Перейры и Эрика Мартенса из Медицинской школы UMich выяснила, что гены океанического происхождения в микробиоме человека встречаются чаще, чем считалось.

Исследование на студенческих образцах

Учёные проанализировали образцы стула студентов UMich, чтобы изучить, насколько распространены кластеры генов, отвечающих за расщепление водорослевых полисахаридов: порфирана, ламинарина, альгината и каррагинана.

• Гены для переработки ламинарина были широко представлены, возможно, из-за связи со способностью перерабатывать бета-глюканы, которые также содержатся в овсе и цельнозерновых продуктах.
• Гены для переработки других полисахаридов водорослей встречались реже.

География и диета

Анализ географического распределения (более 2000 образцов из Азии, Африки, Америки и Европы) показал:

• Гены для расщепления порфирана обогащены в образцах из Китая и Японии.
• Гены для обработки каррагинана (употребляется в Китае с 400 г. до н.э., сейчас — распространённая пищевая добавка) также обогащены в образцах из Китая, Японии и Северной Америки.

Неожиданное открытие про Firmicutes

Исследователи также обнаружили, что бактерии Firmicutes, которые в кишечнике человека ещё более распространены, чем Bacteroidetes, также приобрели генетическую способность усваивать полисахариды водорослей.

«Firmicutes известны тем, что живут в кишечнике рыб, и ближайшими предками генов, которые, по-видимому, перескочили в кишечные Firmicutes человека, были гены, обнаруженные у рыб», — отметил Эрик Мартенс.

Исследование поднимает новые вопросы о сложном взаимодействии между диетой и адаптацией микробиома кишечника человека в разных популяциях по всему миру.