Ispostavilo se da, iako postoji izuzetna predvidljivost u crijevnim mikrobiomima kod većine vrsta sisavaca, neke vrste evolucijskih prilagodbi - poput leta - mogle bi dovesti do drastično različitih mikrobnih populacija.
U novoj studiji objavljenoj 7. siječnja, 2020. godine u mBio , Istraživači Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu otkrili su sličnosti kod ptica i šišmiša izvan njihove sklonosti letu.
Nakon što su surađivali s desetcima institucija diljem svijeta na prikupljanju uzoraka izmeta iz gotovo 900 vrsta kralježnjaka i usporedbom njihovih crijevnih mikrobioma, tim je bio iznenađen nedostatkom sličnosti između ptica i šišmiša.
Ovo istraživanje sugerira da sisavci - uključujući i ljude - mogu biti iznimka, a ne pravilo u smislu koliko su duboko ovisni o svojim crijevnim mikroorganizmima. To predstavlja promjenu paradigme u načinu na koji razmišljamo o životinjama i odnosima koje imaju sa svojim mikroorganizmima. "
Se Jin Song, Doktor znanosti, jedan od prvih autora i direktor istraživanja, Centar za mikrobiomske inovacije, UC San Diego
"Bili smo općenito zainteresirani za otkrivanje koje vrste čimbenika objašnjavaju zašto životinje imaju vrste crijevnih mikroba koje imaju, ali željeli smo odgovoriti i na konkretnija pitanja, primjerice kada različite životinje razvijaju slične osobine - poput prilagodbe ekstremnoj prehrani - razvijaju li se i njihovi crijevni mikrobiomi na sličan način?
"Kad smo tek započeli ovaj projekt, Mislio sam da bi imalo smisla vidjeti slične veze između životinja i njihovih crijevnih mikroba kad bi životinje dijelile sličnu prehranu. Naša ideja "pie-in-the-sky" bila je da bi let mogao nametnuti sličnu vrstu odabira na kojoj se nalaze mikrobi životinja. Šokiralo je to što nismo otkrili da ptice i šišmiši sami po sebi imaju sličan mikrobiom, nego obojici nedostaje specifičan odnos s mikrobima. "
Ranije studije pokazale su da je odnos između sisavaca i njihovih mikroba vrlo star. To je dovelo istraživače do uvjerenja da mogu predvidjeti vrste mikroba koje bi vrste mogle ugostiti samo gledajući druge slične sisavce.
Novo istraživanje srušilo je tu ideju, otkrili da su šišmiši jedinstveni među sisavcima, jednostavno zato što njihovi mikrobiomi u crijevima nisu predvidljivi u smislu vrste i količine mikroba koji se nalaze u crijevima srodnih vrsta. Ovaj uzorak zapravo više sliči pticama, koji također imaju nepredvidive mikrobne zajednice.
"To znači da je, dok se čini da neke životinje imaju vrlo stabilne odnose sa svojim mikrobiomima, sa sličnim bakterijskim zajednicama koje traju milijunima godina, čini se da drugi imaju mnogo dinamičnije odnose, "rekao je jedan od prvih autora Jon Sanders, Doktor znanosti, bivši postdoktorski suradnik u laboratoriju UC San Diega, su-stariji autor Rob Knight, Dr. Sc.
"Najviše iznenađuje, Čini se da je let s pogonom povezan s tim nedostatkom stabilnosti. Čini se da su i šišmiši i ptice neovisno završili s crijevnim mikrobiomima koji izgleda ne slijede evolucijske odnose domaćina. "
Varijabilnost među srodnim vrstama koje dijele sličnu prehranu ukazuje na to da, barem kod ptica i šišmiša, specifična mikrobna ravnoteža možda nije toliko kritična za održavanje normalne probave.
To znači da evolucijski zahtjevi usvajanja leta mogu imati izravne, duboki učinci na mikrobiom, i postavlja pitanja o tome koje bi druge vrste evolucijskih pritisaka mogle utjecati na mikrobne zajednice.
"Ako nosite puno bakterija u crijevima, može biti prilično težak i može vam oduzeti resurse, "rekla je Holly Lutz, Doktor znanosti, postdoktorski istraživač na Odjelu za pedijatriju na Medicinskom fakultetu UC San Diego i znanstveni suradnik u Chicago's Field Museum.
"Dakle, ako ste životinja koja ima zaista visoke energetske zahtjeve, reci jer letiš, možda si ne možete priuštiti da nosite sve te bakterije naokolo, i možda si nećete moći priuštiti da ih nahranite ili se s njima nositi. "
Znanstvenici vide ovaj skup podataka kao novu priliku za pomoć u informiranju budućih istraživanja o evoluciji mikrobioma i njihovoj važnosti za različite vrste.
"Kao ljudi, oduvijek smo mislili da smo posebni, "rekla je Song." A mi bismo mogli biti, ali živimo u svijetu koji je mnogo stariji od nas. Ovaj nam rad pomaže da bolje razumijemo evoluciju i ekologiju odnosa domaćina i mikroba, i mislim da će nam pomoći da bolje razumijemo sebe. "
"Ova studija nam mnogo govori o velikim uzorcima evolucije u crijevima kralježnjaka, ali ima još mnogo toga za učiniti, "rekao je Knight, profesor na Medicinskom fakultetu UC San Diego i Jacobsovoj inženjerskoj školi i direktor Centra za mikrobiomske inovacije.
"Moramo izvesti funkcionalne studije s metagenomikom i metabolomikom, i razumjeti mikrobe u drugim dijelovima tijela, kako se mijenjaju tijekom razvoja, te kako stupaju u interakciju s mikroorganizmima iz okoliša u divljini i u zatočeništvu kako bi utjecali na zdravlje životinja. Razumijevanje ovih principa u tisućama drugih vrsta pomoći će nam razumjeti naša vlastita. "