Les adaptations évolutives peuvent conduire à différentes populations microbiennes,

montre l'étude Ce n'est un secret pour personne qu'il existe une relation étroite entre les humains et nos microbiomes – les communautés de microbes qui vivent en nous et sur nous. En réalité, les chercheurs peuvent généralement deviner à quoi pourrait ressembler le microbiome intestinal d'un animal en étudiant des espèces étroitement apparentées. Ou au moins, c'est ce qu'ils pensaient.

Il s'avère que bien qu'il existe une prévisibilité remarquable dans les microbiomes intestinaux de la plupart des espèces de mammifères, certains types d'adaptations évolutives - telles que le vol - pourraient conduire à des populations microbiennes radicalement différentes.

Dans une nouvelle étude publiée le 7 janvier 2020 en mBio , Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont trouvé des similitudes chez les oiseaux et les chauves-souris au-delà de leur penchant pour le vol.

Après avoir travaillé avec des dizaines d'institutions à travers le monde pour collecter des échantillons de selles de près de 900 espèces de vertébrés et comparer leurs microbiomes intestinaux, l'équipe a été surprise par le manque de similitudes entre les oiseaux et les chauves-souris.

Cette recherche suggère que les mammifères - y compris les humains - peuvent être l'exception plutôt que la règle en termes de dépendance profonde à l'égard de leurs microbes intestinaux. Cela représente un changement de paradigme dans notre façon de penser les animaux et les relations qu'ils entretiennent avec leurs microbes."

Se Jin Song, Doctorat, co-premier auteur et directeur de recherche, Centre d'Innovation Microbiome, UC San Diego

"Nous étions largement intéressés à déterminer quels types de facteurs expliquent pourquoi les animaux ont les types de microbes intestinaux qu'ils ont, mais nous voulions également répondre à des questions plus spécifiques telles que lorsque différents animaux développent des caractéristiques similaires - telles que l'adaptation à un régime alimentaire extrême - leurs microbiomes intestinaux évoluent-ils également de la même manière ?

« Quand nous avons commencé ce projet, J'ai pensé qu'il serait logique que nous voyions des associations similaires entre les animaux et leurs microbes intestinaux lorsque les animaux partageaient un régime similaire. Notre idée géniale était que le vol pourrait imposer un type de sélection similaire sur lequel les animaux microbes hébergent. Ce qui était choquant, c'est que nous n'avons pas trouvé que les oiseaux et les chauves-souris partagent un microbiome similaire en soi, mais plutôt que les deux n'ont pas de relation spécifique avec les microbes."

Des études antérieures ont indiqué que la relation entre les mammifères et leurs microbes est très ancienne. Cela a conduit les chercheurs à croire qu'ils pouvaient prédire les types de microbes qu'une espèce pourrait héberger simplement en examinant d'autres mammifères similaires.

La nouvelle recherche a renversé cette idée, constatant que les chauves-souris sont uniques parmi les mammifères, simplement parce que leurs microbiomes intestinaux ne sont pas prévisibles en termes de types et de quantités de microbes trouvés dans les intestins des espèces apparentées. Ce modèle ressemble en fait plus à des oiseaux, qui ont également des communautés microbiennes imprévisibles.

"Ce que cela signifie, c'est que, alors que certains animaux semblent avoir des relations très stables avec leur microbiome, avec des communautés bactériennes similaires persistant à travers des millions d'années, d'autres semblent avoir des relations beaucoup plus dynamiques, " a déclaré le co-premier auteur Jon Sanders, Doctorat, un ancien boursier postdoctoral dans le laboratoire de l'UC San Diego du co-auteur principal Rob Knight, Doctorat.

"Le plus surprenant, le vol propulsé semble être associé à ce manque de stabilité. Les chauves-souris et les oiseaux semblent tous deux s'être retrouvés indépendamment avec des microbiomes intestinaux qui ne semblent pas suivre les relations évolutives des hôtes."

La variabilité entre les espèces apparentées qui partagent des régimes alimentaires similaires indique que, au moins chez les oiseaux et les chauves-souris, un équilibre microbien spécifique peut ne pas être si critique pour soutenir une digestion normale.

Cela signifie que les exigences évolutives de l'adoption du vol peuvent avoir des effets directs, effets profonds sur le microbiome, et soulève des questions sur les autres types de pressions évolutives qui pourraient influencer les communautés microbiennes.

"Si vous transportez beaucoup de bactéries dans votre intestin, cela peut être assez lourd et peut vous priver de ressources, " a déclaré Holly Lutz, Doctorat, chercheur postdoctoral au département de pédiatrie de la faculté de médecine de l'UC San Diego et associé de recherche au Field Museum de Chicago.

« Donc, si vous êtes un animal qui a des exigences énergétiques très élevées, dis parce que tu voles, vous ne pourrez peut-être pas vous permettre de transporter toutes ces bactéries, et vous ne pourrez peut-être pas vous permettre de les nourrir ou de vous en occuper."

Les chercheurs voient cet ensemble de données comme une nouvelle opportunité pour aider à éclairer les futures recherches sur l'évolution des microbiomes et leur importance pour différentes espèces.

"En tant qu'humains, nous avons toujours pensé que nous étions très spéciaux, " dit Song. " Et nous pourrions être, mais nous vivons dans un monde beaucoup plus ancien que nous. Ce travail nous aide à mieux comprendre l'évolution et l'écologie des relations hôte-microbe, et je pense que cela nous aidera à mieux nous comprendre. »

"Cette étude nous en dit beaucoup sur les modèles d'évolution à grande échelle dans l'intestin des vertébrés, mais il y a encore beaucoup à faire, " dit Chevalier, professeur à la faculté de médecine de l'UC San Diego et à la Jacobs School of Engineering et directeur du Center for Microbiome Innovation.

"Nous devons réaliser des études fonctionnelles avec la métagénomique et la métabolomique, et comprendre les microbes dans d'autres parties du corps, comment ils changent au cours du développement, et comment ils interagissent avec les microbes environnementaux à la fois dans la nature et en captivité pour avoir un impact sur la santé animale. Comprendre ces principes chez des milliers d'autres espèces nous aidera à comprendre les nôtres."

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