Удвоение известного разнообразия микробиома куриного кишечника
Исследователи из Нориджа и Суррея более чем вдвое увеличили количество известных науке микробных видов, обитающих в кишечнике кур. Поскольку здоровье и благополучие человека связаны со здоровьем и продуктивностью птицеводства, эта работа создаёт ключевой ресурс для всех будущих исследований микробиома кишечника этой важной сельскохозяйственной птицы.
Исследование под руководством профессора Марка Паллена из Института Квадрам демонстрирует силу анализа ДНК для обнаружения и характеристики новых микробов. Оно также представляет собой новаторский пример создания и применения сотен правильно сформированных латинских названий для новых видов.
Значение и вызовы
Куры, которых на планете в три раза больше, чем людей, являются основой питания и здоровья человечества. Куриное мясо набирает популярность как менее углеродоёмкая альтернатива мясу других животных, а яйца остаются важным и доступным источником питания. Однако птица также является источником антимикробной резистентности и патогенов, таких как Campylobacter, Salmonella и E. coli, угрожающих здоровью человека.
Здоровый микробиом кишечника (сообщество бактерий, вирусов и других микробов) лежит в основе здоровья птиц и продуктивности птицеводства. Несмотря на важность, полной картины того, что именно обитает в кишечнике здоровых кур, до сих пор не было.
Методы исследования
Учёные использовали два современных подхода:
- Метагеномика: выделение и секвенирование ДНК из образцов фекалий или кишечника с последующей реконструкцией генетических чертежей (геномов) микробов.
- Высокопроизводительное культивирование изолятов с их ДНК-секвенированием.
Исследование началось с 50 образцов фекалий от двух пород кур, выращенных в Великобритании, и было расширено за счёт компьютерного анализа более 500 наборов данных ДНК из образцов, собранных в 12 странах.
Результаты
Учёные составили набор из 20 миллионов микробных генов из куриного кишечника и смогли реконструировать более 5000 микробных геномов. Они соответствовали более чем 800 бактериальным видам, из которых только 158 имели валидно опубликованные названия, а большинство были ранее неизвестны. Команда также выделила более 280 бактериальных культур, что позволило описать 30 новых культивируемых видов бактерий.
Номенклатурная инновация
Стремясь дать стабильные и запоминающиеся названия новым бактериям, команда в беспрецедентном масштабе создала сотни новых правильно сформированных латинских названий. Описание всех названий привело к тому, что итоговая статья заняла более 140 страниц. Это доказывает работоспособность масштабируемого подхода к созданию латинских названий для тысяч новых видов, обнаруживаемых в других метагеномных проектах.
Интересная находка
Помимо известной бактерии Escherichia coli (E. coli), из образцов кур была выделена другая близкородственная вида, названная Escherichia whittamii в честь американского микробиолога Тома Уиттама, пионера в изучении генетического разнообразия E. coli и её родственников.
Вывод
Профессор Марк Паллен: «Мы были удивлены, обнаружив такое замечательное биоразнообразие в этой обычной экосистеме домашнего скота — разнообразие, сопоставимое с разнообразием микробиома кишечника человека. Наша работа более чем вдвое увеличила количество известных бактериальных видов, обитающих в курином кишечнике, и привела к созданию беспрецедентного количества новых видовых названий. Наличие такого количества новых генов, геномов и видов представляет собой существенный шаг вперёд в понимании этой системы и закладывает основу для будущих сравнительных и интервенционных исследований».