Адаптация к сезонному питанию: как кишечный микробиом японских макак справляется с нехваткой пищи
Дикие животные, в отличие от людей, вынуждены питаться сезонной пищей. Сезонные изменения в доступности еды представляют для них серьёзную проблему, особенно в регионах с умеренным климатом, таких как Япония.
Японские макаки — самый северный и холодоустойчивый вид нечеловекообразных приматов. Они предпочитают плоды и семена, но когда их нет, обезьяны переходят на низкокачественную пищу: листья и кору. Как животные адаптируются к таким сдвигам в диете — давний вопрос в экологии.
Известно, что состав кишечного микробиома меняется с диетой и средой у многих животных. Учёные исследуют, как микробы помогают справляться с сезонными изменениями в питании, но до конца не ясно, как эти микробные изменения влияют на эффективность пищеварения.
Команда исследователей из Университета Киото решила выяснить, как кишечный микробиом японских макак реагирует на изменения в их диете. Они провели годичное исследование макак, живущих на острове Якусима на юге Японии. Работа опубликована в журнале Ecology and Evolution.
Путём поведенческих наблюдений команда фиксировала тип и количество пищи, которую едят макаки, и связывала эту информацию с изменениями в их кишечном микробиоме. Они собирали свежие образцы фекалий диких макак, выделяли из них кишечные микробы, использовали анализ гена 16S рРНК для изучения состава микробиома и in vitro ферментационный анализ для прямого измерения ферментативной способности микробиома против разных компонентов диеты обезьян.
«Исследование было сложным, потому что мне часто приходилось просыпаться среди ночи, чтобы контролировать ферментацию, а на следующий день продолжать следить за обезьянами, — говорит ведущий автор Вани Ли. — Но это того стоило, чтобы увидеть, как in vitro анализ раскрывает скрытую силу кишечных микробов».
Результаты показали, что и состав, и ферментативная способность кишечного микробиома гибко меняются в зависимости от сезона. При этом ферментативная способность особенно возрастала в суровую зиму, когда макаки питались листьями. Напротив, такие продукты, как плоды и семена, легко переваривались любыми кишечными микробами.
Исследователей заинтриговало, что именно потребление зрелых листьев, а не общего количества клетчатки, повышало ферментативную способность микробиома. Это говорит о том, что поедание листьев может отбирать микробов, способных метаболизировать не только клетчатку, но и вторичные метаболиты растений, содержащиеся в листьях, помогая обезьянам справляться с химически защищённой пищей в тяжёлые сезоны.
«Связывая и состав микробиома, и его функцию, наше исследование даёт всестороннюю перспективу, применимую не только к другим приматам, но и к широкому кругу диких животных», — говорит Ли.
Поскольку изменение климата и вырубка лесов продолжают менять среду обитания диких животных, понимание того, насколько микробная гибкость может защитить хозяев от нехватки пищи, будет критически важно для прогнозирования устойчивости и разработки стратегий сохранения дикой природы.