Pasirodo, kad daugumos žinduolių rūšių žarnyno mikrobiomos yra labai nuspėjamos, kai kurios evoliucinės adaptacijos, pavyzdžiui, skrydis, gali lemti labai skirtingas mikrobų populiacijas.
Naujame tyrime, paskelbtame sausio 7 d. 2020 m mBio , Kalifornijos universiteto San Diego tyrinėtojai rado paukščių ir šikšnosparnių panašumų, viršijančių jų polinkį skristi.
Po to, kai dirbo su dešimtimis institucijų visame pasaulyje, kad surinktų išmatų mėginius iš beveik 900 stuburinių gyvūnų rūšių ir palygintų jų žarnyno mikrobiomas, komandą nustebino paukščių ir šikšnosparnių panašumų trūkumas.
Šis tyrimas rodo, kad žinduoliai, įskaitant žmones, gali būti išimtis, o ne taisyklė, atsižvelgiant į tai, kaip jie labai priklauso nuo žarnyno mikrobų. Tai reiškia paradigmos pasikeitimą, kai mes galvojame apie gyvūnus ir jų santykius su savo mikrobais “.
Se Jin Song, Daktaras, pirmasis autorius ir tyrimų direktorius, Mikrobiomų inovacijų centras, San Diego UC
„Mums iš esmės buvo įdomu išsiaiškinti, kokie veiksniai paaiškina, kodėl gyvūnams būdingi žarnyno mikrobai, bet mes taip pat norėjome atsakyti į konkretesnius klausimus, pavyzdžiui, kai skirtingi gyvūnai turi panašių savybių, pavyzdžiui, prisitaikymą prie ekstremalios dietos, ar jų žarnyno mikrobiomos taip pat vystosi panašiai?
„Kai pirmą kartą pradėjome šį projektą, Aš maniau, kad būtų logiška, kad pamatytume panašias gyvūnų ir jų žarnyno mikrobų asociacijas, kai gyvūnai laikytųsi panašios dietos. Mūsų pyrago danguje idėja buvo ta, kad skrydis gali nustatyti panašaus tipo atranką, kurioje gyvena gyvūnai. Šokiruoja tai, kad neradome, kad paukščiai ir šikšnosparniai per se turi panašų mikrobiomą, o greičiau, kad abiem trūksta specifinio ryšio su mikrobais “.
Ankstesni tyrimai parodė, kad ryšys tarp žinduolių ir jų mikrobų yra labai senas. Tai paskatino mokslininkus manyti, kad jie gali nuspėti rūšies mikrobus, tik pažvelgę į kitus panašius žinduolius.
Nauji tyrimai paneigė šią idėją, nustatė, kad šikšnosparniai yra unikalūs tarp žinduolių, vien todėl, kad jų žarnyno mikrobiomos nėra nuspėjamos atsižvelgiant į susijusių rūšių žarnyne randamų mikrobų tipus ir kiekius. Šis modelis iš tikrųjų labiau primena paukščius, kurie taip pat turi nenuspėjamų mikrobų bendruomenių.
„Tai reiškia, kad nors kai kurie gyvūnai turi labai stabilius santykius su savo mikrobiomomis, su panašiomis bakterijų bendruomenėmis, kurios išlieka milijonus metų, kiti atrodo kur kas dinamiškesni, “-sakė pirmasis autorius Jonas Sandersas. Daktaras, buvęs doktorantas UC San Diego laboratorijoje, vyresnysis autorius Robas Knightas, Daktaras.
„Labiausiai stebina, skrydis su varikliu atrodo susijęs su tuo stabilumo trūkumu. Atrodo, kad šikšnosparniai ir paukščiai savarankiškai susidūrė su žarnyno mikrobiomomis, kurios, atrodo, nesilaiko šeimininkų evoliucinių santykių “.
Panašių dietų turinčių giminingų rūšių skirtumai rodo, kad bent jau paukščiams ir šikšnosparniams, specifinė mikrobų pusiausvyra gali būti ne tokia svarbi normaliam virškinimui palaikyti.
Tai reiškia, kad evoliuciniai skrydžio reikalavimai gali būti tiesioginiai, stiprus poveikis mikrobiomui, ir kelia klausimų apie tai, koks kitas evoliucinis spaudimas gali turėti įtakos mikrobų bendruomenėms.
„Jei žarnyne nešiojate daug bakterijų, jis gali būti gana sunkus ir gali atimti iš jūsų išteklius, “, - sakė Holly Lutz. Daktaras, podoktorantė UC San Diego medicinos mokyklos Pediatrijos katedroje ir mokslinė bendradarbė Čikagos lauko muziejuje.
„Taigi, jei esate gyvūnas, kuriam keliami tikrai dideli energetiniai reikalavimai, sakyk, nes skrendi galbūt negalėsite sau leisti nešiotis visų tų bakterijų, ir jūs negalite sau leisti jų pamaitinti ar su jais susidoroti “.
Mokslininkai mano, kad šis duomenų rinkinys yra nauja galimybė padėti informuoti apie būsimus mikrobiomų evoliucijos ir jų svarbos skirtingoms rūšims tyrimus.
„Kaip žmonės, Mes visada manėme, kad esame labai ypatingi, - pasakė Daina. - Ir mes galime būti bet mes gyvename pasaulyje, kuris yra daug senesnis už mus. Šis darbas padeda mums geriau suprasti šeimininko ir mikrobų santykių raidą ir ekologiją, ir manau, kad tai padės mums geriau suprasti save “.
"Šis tyrimas mums daug pasako apie didelio masto evoliucijos modelius stuburiniuose žarnyne, bet dar reikia daug nuveikti, - tarė riteris, San Diego medicinos mokyklos ir Jacobs inžinerijos mokyklos profesorius ir Mikrobiomų inovacijų centro direktorius.
„Turime atlikti funkcinius metagenomikos ir metabolomikos tyrimus, ir suprasti mikrobus kitose kūno dalyse, kaip jie keičiasi vystymosi metu, ir kaip jie sąveikauja su aplinkos mikrobais tiek gamtoje, tiek nelaisvėje, kad paveiktų gyvūnų sveikatą. Šių principų supratimas tūkstančiams kitų rūšių padės mums suprasti savąjį “.