Evolutionäre Anpassungen können zu unterschiedlichen mikrobiellen Populationen führen,

zeigt Studie Es ist kein Geheimnis, dass es eine enge Beziehung zwischen dem Menschen und unserem Mikrobiom gibt – den Gemeinschaften von Mikroben, die in und auf uns leben. Eigentlich, Forscher können normalerweise erraten, wie das Darmmikrobiom eines Tieres aussehen könnte, indem sie eng verwandte Arten untersuchen. Oder zumindest, das dachten sie.

Es stellt sich heraus, dass das Darmmikrobiom bei den meisten Säugetierarten zwar eine bemerkenswerte Vorhersagbarkeit aufweist, einige Arten evolutionärer Anpassungen – wie etwa der Flug – könnten zu drastisch unterschiedlichen mikrobiellen Populationen führen.

In einer neuen Studie, die am 7. Januar veröffentlicht wurde, 2020 in mBio , Forscher der University of California in San Diego fanden Ähnlichkeiten bei Vögeln und Fledermäusen, die über ihre Neigung zum Fliegen hinausgehen.

Nach der Zusammenarbeit mit Dutzenden von Institutionen auf der ganzen Welt, um Kotproben von fast 900 Wirbeltierarten zu sammeln und deren Darmmikrobiome zu vergleichen, Das Team war überrascht, dass es zwischen Vögeln und Fledermäusen keine Ähnlichkeiten gibt.

Diese Forschung legt nahe, dass Säugetiere – einschließlich des Menschen – eher die Ausnahme als die Regel sein könnten, wenn es um ihre Abhängigkeit von ihren Darmmikroben geht. Dies stellt einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise dar, wie wir über Tiere und ihre Beziehungen zu ihren Mikroben denken."

Se Jin Song, PhD, Co-Erstautor und Forschungsleiter, Zentrum für Mikrobiom-Innovation, UC San Diego

„Wir waren im Großen und Ganzen daran interessiert, herauszufinden, welche Faktoren erklären, warum Tiere die Arten von Darmmikroben haben, die sie haben. Aber wir wollten auch spezifischere Fragen beantworten, wie zum Beispiel, wenn verschiedene Tiere ähnliche Eigenschaften entwickeln – wie die Anpassung an eine extreme Ernährung – entwickeln sich auch ihre Darmmikrobiome auf ähnliche Weise?

„Als wir mit diesem Projekt begannen, Ich dachte, es würde Sinn machen, dass wir ähnliche Assoziationen zwischen Tieren und ihren Darmmikroben sehen würden, wenn die Tiere eine ähnliche Ernährung teilten. Unsere Idee war, dass der Flug eine ähnliche Art von Selektion auferlegen könnte, die Mikrobentiere beherbergen. Erschreckend war, dass wir nicht festgestellt haben, dass Vögel und Fledermäuse per se ein ähnliches Mikrobiom teilen. sondern dass beide keine spezifische Beziehung zu Mikroben haben."

Frühere Studien zeigten, dass die Beziehung zwischen Säugetieren und ihren Mikroben sehr alt ist. Dies führte die Forscher zu der Annahme, dass sie die Arten von Mikroben vorhersagen könnten, die eine Spezies beherbergen könnte, indem sie sich andere ähnliche Säugetiere ansehen.

Die neue Forschung hat diese Idee zunichte gemacht, dass Fledermäuse unter Säugetieren einzigartig sind, einfach, weil ihre Darmmikrobiome in Bezug auf die Arten und Mengen von Mikroben, die in den Eingeweiden verwandter Arten vorkommen, nicht vorhersehbar sind. Dieses Muster ähnelt tatsächlich eher Vögeln, die auch unvorhersehbare mikrobielle Gemeinschaften haben.

„Das bedeutet, dass während einige Tiere eine sehr stabile Beziehung zu ihrem Mikrobiom zu haben scheinen, mit ähnlichen Bakteriengemeinschaften, die über Millionen von Jahren bestehen, andere scheinen viel dynamischere Beziehungen zu haben, ", sagte Co-Erstautor Jon Sanders, PhD, ein ehemaliger Postdoktorand im Labor des Co-Senior-Autors Rob Knight an der UC San Diego, Doktorat.

„Am überraschendsten, Motorflug scheint mit diesem Mangel an Stabilität verbunden zu sein. Fledermäuse und Vögel scheinen beide unabhängig voneinander mit Darmmikrobiomen geendet zu haben, die den evolutionären Beziehungen der Wirte nicht zu folgen scheinen."

Die Variabilität zwischen verwandten Arten mit ähnlicher Ernährung weist darauf hin, dass zumindest bei Vögeln und Fledermäusen, ein spezifisches mikrobielles Gleichgewicht ist möglicherweise nicht so entscheidend für die Unterstützung einer normalen Verdauung.

Dies bedeutet, dass die evolutionären Anforderungen der Flugannahme direkte, tiefgreifende Auswirkungen auf das Mikrobiom, und wirft Fragen darüber auf, welche anderen Arten von evolutionärem Druck mikrobielle Gemeinschaften beeinflussen könnten.

"Wenn Sie viele Bakterien in Ihrem Darm tragen, es kann ziemlich schwer sein und kann dir Ressourcen wegnehmen, “ sagte Holly Lutz, PhD, Postdoktorand in der Abteilung für Pädiatrie der UC San Diego School of Medicine und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Field Museum in Chicago.

"Wenn Sie also ein Tier sind, das einen wirklich hohen Energiebedarf hat, Sag, weil du fliegst, Sie können es sich vielleicht nicht leisten, all diese Bakterien mit sich herumzutragen, und Sie können es sich vielleicht nicht leisten, sie zu füttern oder sich um sie zu kümmern."

Die Forscher sehen in diesem Datensatz eine neue Chance, zukünftige Forschungen zur Evolution von Mikrobiomen und ihrer Bedeutung für verschiedene Arten zu unterstützen.

„Als Menschen, Wir dachten immer, dass wir etwas ganz Besonderes sind, " sagte Song. "Und wir könnten sein, Aber wir leben in einer Welt, die viel älter ist als wir. Diese Arbeit hilft uns, die Evolution und Ökologie der Wirt-Mikroben-Beziehungen besser zu verstehen. und ich denke, wird uns helfen, uns selbst besser zu verstehen."

„Diese Studie sagt uns viel über groß angelegte Evolutionsmuster im Darm von Wirbeltieren. aber es gibt noch viel zu tun, “ sagte Ritter, Professor an der UC San Diego School of Medicine und Jacobs School of Engineering und Direktor des Center for Microbiome Innovation.

„Wir müssen funktionelle Studien mit Metagenomik und Metabolomik durchführen, und Mikroben in anderen Körperteilen verstehen, wie sie sich während der Entwicklung verändern, und wie sie sowohl in freier Wildbahn als auch in Gefangenschaft mit Umweltmikroben interagieren, um die Tiergesundheit zu beeinflussen. Das Verständnis dieser Prinzipien bei Tausenden anderer Spezies wird uns helfen, unsere eigenen zu verstehen."

• Studie stellt vernachlässigbare Glutenübertragung fest, wenn Kinder Play Doh verwenden.
• Aktivitäten im Klassenzimmer bergen ein geringes Risiko einer schädlichen Glutenexposition bei Kindern mit Zöliakie