Микробиом китообразных сочетает черты травоядных и хищников

Киты — плотоядные, питающиеся мелкими рачками, такими как криль. При этом микробиом их кишечника оказался сходен не только с микробиомом других хищников, но и с микробиомом коров.

Исследование под руководством Питера Гиргиса из Гарварда показало, что микробиом усатых китов (например, гладких китов) имеет характеристики как жвачных травоядных (коров), так и плотоядных хищников. Такая двойная микробная система позволяет китам извлекать максимум питательных веществ из пищи, переваривая не только самих съеденных веслоногих рачков (копепод), но и их богатые хитином панцири. Работа опубликована 22 сентября в Nature Communications.

Ключевое открытие

• С одной стороны, у китов есть микробы, характерные для хищников вроде львов и тигров.
• С другой — в их кишечнике обильно представлены анаэробные бактерии, аналогичные тем, что у жвачных животных расщепляют целлюлозу.
• Поскольку в океане мало целлюлозы, но много хитина (из панцирей копепод), учёные предполагают, что передний отдел желудка кита функционирует подобно желудку коровы. В нём процветает сообщество анаэробных микробов, разлагающих хитин.

Значение для китов

Панцири рачков составляют до 10% от общего объёма пищи кита. Без их переваривания этот материал просто выводился бы из организма. Способность усваивать питательные вещества из хитина позволяет китам получать максимальную энергию из своего рациона. Это эволюционное преимущество связано с многокамерным строением преджелудка, унаследованным от предков — общих с коровами и верблюдами.

Эволюционный контекст

Исследование затрагивает вопрос «филогенетической инерции»: насколько микробиом организма определяется его эволюционным прошлым, а насколько — текущей средой и диетой. Киты, будучи родственниками жвачных, сохранили морфологию пищеварительной системы, которая оказалась полезна в новой, хитиносодержащей диете.

Методология и дальнейшие планы

Сбор образцов для анализа микробиома был нетривиальной задачей: фекалии китов собирали непосредственно в океане. В будущем команда планирует изучить микробное сообщество в разных отделах желудка китов, а также исследовать зубатых китов, чья диета не так богата хитином. Полученные данные также могут помочь в содержании китов в океанариумах, предоставляя индикаторы их здоровья.

Вывод

Исследование даёт «моментальный снимок» того, как эволюционное прошлое и современная диета взаимодействуют, формируя микробиом. Оно показывает, что если морфологическая особенность (например, строение желудка) даёт виду преимущество, она сохраняется и используется, несмотря на радикальные изменения среды обитания.