Каждому виду животных — своя уникальная микробная экосистема
Каждый вид животных является хозяином уникального сообщества микробов, которое может значительно улучшать его здоровье и приспособленность.
К такому выводу пришло лабораторное исследование, изучившее четыре различные группы животных и их микробиоту. Было обнаружено, что каждый вид в группе обладает отличительным микробным сообществом.
Дополнительные эксперименты с двумя группами — млекопитающим и насекомым — показали, что особи с естественной микробиотой переваривали пищу эффективнее и имели более высокую выживаемость, чем те, которым пересадили микробные сообщества близкородственных видов.
"Предыдущие исследования были сосредоточены на негативных эффектах микробов. Мы же показываем, что целые сообщества микробов также оказывают положительное воздействие", — сказал аспирант Университета Вандербильта Эндрю Брукс, соавтор исследования.
Статья с результатами исследования под названием "Phylosymbiosis: Relationships and Functional Effects of Microbial Communities across Host Evolutionary History" была опубликована 18 ноября в журнале PLOS Biology.
"Несколько лет назад мы ввели термин phylosymbiosis, чтобы обозначить, что эволюция может воздействовать на виды-хозяева и изменять их микробные сообщества", — пояснил руководитель исследования Сет Борденштейн, доцент кафедр биологических наук, патологии, микробиологии и иммунологии.
Все животные кишат тысячами видов микробов, коллективно называемых микробиомом. Биологи активно исследуют, в какой степени эти невидимые сообщества играют значительную роль в жизни и эволюции животного-хозяина.
Чтобы прояснить эволюционные отношения между хозяевами и их микробиомами, биологи исследовали четыре группы животных: оленьих мышей, плодовых мушек, комаров и наездников-браконид.
- Сначала исследователи охарактеризовали микробиоту 24 близкородственных видов в четырёх группах.
- Статистический анализ показал, что микробные сообщества формируют "древо жизни", параллельное древу их хозяев.
- Аналогичный анализ существующих данных о микробиомах человекообразных обезьян выявил схожую закономерность.
"Данные свидетельствуют, что отношения между хозяевами и микробиомами не всегда случайны, а могут формироваться эволюцией хозяина", — заявил Борденштейн.
Далее биологи вырастили в строго контролируемых лабораторных условиях колонии оленьих мышей и браконид. В каждой группе они пересадили микробиомы от близкородственных видов части особей и сравнили их с теми, у кого микробиота была удалена, и с теми, кто сохранил естественный набор микробов.
- У оленьих мышей, получивших микробные сообщества от домовых мышей или других видов оленьих мышей, способность переваривать пищу значительно снизилась. Им приходилось есть больше корма для получения необходимой энергии.
- У наездников-браконид, получивших трансплантаты микробных сообществ от родственных видов ос, выживаемость была ниже, чем у особей с естественной микробиотой.
"Растения и животные эволюционировали на планете, где доминировала микробная жизнь. У них не было выбора, кроме как терпеть микробов, и, как мы теперь обнаруживаем, они также развили способность "культивировать" их для улучшения своего здоровья и приспособленности", — резюмировал Борденштейн.