Одомашнивание и индустриализация вызывают схожие изменения в кишечной микробиоте
Одомашнивание оказывает последовательное влияние на кишечную микробиоту животных, сходное с эффектами индустриализации у людей, при этом экологические факторы, такие как диета, играют значительную роль.
Эти выводы, опубликованные в eLife, подчеркивают, как гибкость кишечной микробиоты помогает животным реагировать на экологические изменения, и могут помочь найти способы управления микробными сообществами кишечника для улучшения здоровья.
Животные обычно имеют сложные сообщества микробов в кишечнике, которые сильно влияют на такие функции, как иммунитет и метаболизм. Эти сообщества могут быть крайне разнообразными и сильно различаться между видами и даже особями. Например, известно, что у домашних животных, таких как лабораторные мыши, микробные сообщества кишечника отличаются от сообществ их диких сородичей. Мы также наблюдали значительные изменения в микробиоте кишечника индустриализированных человеческих популяций, некоторые из которых связывают с ростом определенных заболеваний.
В процессе одомашнивания животные пережили серьезные экологические изменения, которые, вероятно, сформировали их кишечную микробиоту. «Одомашненные животные и индустриализированные человеческие популяции, возможно, испытали сходные экологические изменения, такие как менее разнообразная, более легко усваиваемая диета, более высокая плотность популяции и больше медицинских вмешательств», — объясняет первый автор Аспен Риз, бывший постдокторант в Society of Fellows Гарвардского университета (США), а ныне доцент Калифорнийского университета в Сан-Диего (США). — «Мы хотели выяснить, оказывает ли одомашнивание последовательное влияние на кишечную микробиоту животных и действительно ли эти эффекты схожи с эффектами индустриализации у людей».
Чтобы оценить влияние одомашнивания, команда секвенировала и сравнила микробную ДНК, выделенную из образцов фекалий 18 видов диких и домашних млекопитающих. Они обнаружили, что одомашнивание действительно оказывает явное глобальное влияние на микробиоту кишечника, хотя конкретные различия зависели от вида.
Одомашнивание предполагает сильное давление отбора на животных, ведущее к важным генетическим и физиологическим изменениям, которые также могут влиять на микробные сообщества кишечника. Чтобы разделить относительную роль экологии и генетики, команда поменяла диеты диких и домашних животных местами. Они обнаружили, что микробные сообщества кишечника родственных животных, таких как волки и собаки, стали гораздо более похожими друг на друга, что подтверждает идею, что изменение диеты объясняет по крайней мере часть изменений в микробиоте кишечника, наблюдаемых при одомашнивании.
Чтобы понять, происходят ли такие различия и у людей, они затем сравнили микробные сообщества кишечника людей с сообществами шимпанзе, наших ближайших живых родственников, а также между людьми, живущими в индустриализированных и неиндустриализированных популяциях. Они обнаружили, что различия между микробиотой кишечника людей и шимпанзе были аналогичны различиям между домашними и дикими животными, причем наибольшие изменения были очевидны в индустриализированных популяциях. Поскольку все люди в равной степени родственны шимпанзе, эти результаты показали, что именно экологические факторы, а не генетика, определяют аспекты микробиоты кишечника, общие для домашних животных и людей, живущих в индустриализированных популяциях.
«Наше исследование подчеркивает, что гибкость кишечной микробиоты, вероятно, помогает животным и людям реагировать на быстрые экологические изменения, — заключает старший автор Рэйчел Кармоди, доцент кафедры эволюционной биологии человека Гарвардского университета. — Но в то же время эта гибкость может создавать возможности для несоответствия между той микробиотой кишечника, которая у нас есть, и той, на которую наши тела эволюционно рассчитывали. По мере того как мы все больше осознаем центральную роль кишечной микробиоты в биологии, понимание факторов, которые формируют ее у животных и людей, может помочь нам найти новые способы улучшения экспериментальных моделей на животных, благополучия животных, от которых мы зависим, и, в конечном счете, здоровья человека».