Исследование экскрементов показало совместную эволюцию травоядных и их кишечных микроорганизмов

Обширное исследование Радбудского университета Неймегена экскрементов и рубцовой жидкости травоядных млекопитающих со всего мира показало, что инфузории в их кишечнике эволюционировали параллельно с ними. Результаты пятилетнего проекта, проведенного эволюционными биологами, микробиологами и специалистами по информатике, опубликованы в European Journal of Protistology.

Травоядные млекопитающие эффективно переваривают растительный материал благодаря микроорганизмам в желудочно-кишечном тракте. Особенно важную роль играют инфузории — одноклеточные организмы с волосовидными структурами. Изучая инфузории в экскрементах и жидкостях кишечника, исследователи пролили свет на эволюцию двух типов травоядных:

• «Переднекишечные ферментеры» (жвачные): коровы, козы, овцы (пищеварение в первой части желудка — рубце).
• «Заднекишечные ферментеры»: лошади, слоны, зебры (пищеварение в задней части кишечника — аппендиксе и толстой кишке).

Сбор образцов по всему миру

Для исследования экскременты и рубцовая жидкость были собраны по всему миру. Образцы поступили от коз из Неймегена, оленей из Франции, овец из Польши и Утрехта, индийского слона из Burger's Zoo в Арнеме, а также зебр и африканского слона из Танзании. Все свежие образцы фиксировали в ацетоне и отправляли почтой в Нидерланды.

Генетический анализ инфузорий

Для анализа родословного дерева, разнообразия и распределения инфузорий по хозяевам было проведено обширное генетическое исследование 484 генов 18S рРНК (фрагментов РНК, ответственных за синтез белка).

«Наше самое важное открытие — инфузории чрезвычайно разнообразны. Мы не ожидали этого, учитывая их внешний вид», — говорит эволюционный биолог Йоханнес Хакстейн.

Оказалось, что инфузории заднекишечных ферментеров высокоспецифичны для вида и возникли рано в эволюции, как и сами хозяева. Инфузории переднекишечных ферментеров не являются видоспецифичными и эволюционировали гораздо позже. Таким образом, с эволюционной точки зрения, самые древние животные имеют самых древних инфузорий в своих экскрементах.

Пути передачи

По словам Хакстейна, возможное объяснение различий — способ передачи инфузорий:

• У заднекишечных ферментеров передача происходит через копрофагию (поедание экскрементов), что случается почти исключительно у очень молодого потомства.
• Жвачные могут заражаться инфузориями на протяжении всей жизни.

Однако это все еще не объясняет, как возникло огромное разнообразие инфузорий и как оно поддерживается.