Микробы помогли жизни завоевать сушу?

Все живые организмы существуют и функционируют только в сотрудничестве с множеством симбиотических микроорганизмов, развиваясь вместе с ними на протяжении истории Земли. Это центральный вывод современной биологии побуждает исследователей детально анализировать сложные взаимодействия и долгосрочные связи хозяев и микробов, стремясь к новому функциональному пониманию развития жизни.

Учёные из Кильского университета в рамках Коллаборативного исследовательского центра (CRC) 1182 "Происхождение и функция метаорганизмов" провели масштабное сравнительное исследование, оценив различные методы секвенирования (например, "16s rRNA gene amplicon" и "метагеномный шотган") на разных модельных организмах — от простых губок до позвоночных, включая человека.

Связь микробиома и перехода к жизни на суше

Исследование выявило неожиданную закономерность: микробиом наземных организмов, независимо от их родства, значительно отличается от микробиома водных видов. У обитателей суши наблюдается меньшее разнообразие микроорганизмов в микробиоме.

Учёные интерпретируют это как указание на ключевую роль микроорганизмов в эволюционном переходе от водной жизни к наземной, начавшемся около 500 миллионов лет назад. Для адаптации к новым условиям организмам, возможно, потребовались "перестроенные" микробные сообщества.

"Так же, как адаптация к жизни на суше вызвала постепенные, но масштабные морфологические изменения, такие изменения, по-видимому, произошли и в наземном микробиоме, ассоциированном с хозяином", — говорит профессор эволюционной геномики Джон Бейнс.

Выбор метода анализа

Исследование также даёт практическое руководство по выбору метода анализа:

• Методы на основе маркерных генов (например, 16s рРНК): сравнительно недорогие, дают общую идентификацию микроорганизмов.
• Метагеномное шотган-секвенирование: более сложное и затратное, позволяет определить конкретные виды бактерий и вывести их возможные функции, но менее стандартизировано.

Будущие цели исследований

Учёные намерены точнее понять роль микроорганизмов в этом ключевом эволюционном переходе.

"Многое указывает на то, что симбиотические микроорганизмы играли роль и в других крупных эволюционных переходах. Наша цель — выявить конкретные эволюционные механизмы, вызвавшие диверсификацию микробиома параллельно с колонизацией суши", — подчёркивает профессор Томас Бош, спикер CRC 1182.

Исследование было опубликовано в научном журнале Microbiome.