Veranderd microbioom in fruitvliegen kan evolutionaire verandering stimuleren

Ik denk dat het redelijk is om te zeggen dat we zoveel mogelijk ecologisch realisme hebben behouden ten koste van het detecteren van grote effecten. We hebben zojuist de relatieve hoeveelheid van deze microben in het vliegendieet verschoven, en dat was genoeg om een ​​effect te zien."

Paul Schmidt, Penn bioloog

Schmidt en postdoctoraal fellow Seth Rudman, de hoofdauteur van het papier, profiteerde van het feit dat vliegen relatief eenvoudige microbioomgemeenschappen hebben in vergelijking met andere organismen, zoals mensen.

"Als je een onderzoek doet naar het microbioom van zoogdieren, veel van de bacteriën die je in de darm aantreft zijn onbekend, " zegt Rudman. "Maar dat is niet het geval met vliegen. Het gebeurt gewoon dat Drosophila slechts ongeveer 100 soorten in hun microbioomgemeenschap heeft."

Andere voordelen van fruitvliegen voor dit type onderzoek zijn hun korte generatietijd - men kan meerdere generaties in een kwestie van maanden bestuderen - en het feit dat ze tot extreem grote populatiegroottes kunnen worden gekweekt. In dit geval, dat betekende honderdduizenden vliegen in elk experiment.

Van eerder werk, wetenschappers hadden een vermoeden dat het microbioom verband hield met veranderingen in de fitheid van de vlieg. Vliegen van meer noordelijke breedtegraden hebben over het algemeen meer Lactobacillus-bacteriën als onderdeel van hun microbioom, en ook langer leven, hebben minder eieren en zijn beter bestand tegen stress. Meer zuidelijke populaties, anderzijds, die de neiging hebben om meer van de bacterie Acetobacter te hebben, een kortere levensduur hadden, meer eieren, en waren minder stressbestendig. Werk in het laboratorium toonde aan dat het blootstellen van vliegen aan deze twee soorten bacteriën dezelfde eigenschappen opwekte.

Maar kunnen de microben de evolutie van hele populaties vliegen aansturen? Om dat te testen, Schmidt, Rudman, en collega's ontwierpen een experimentele opstelling om de microbiomen van de vliegen te manipuleren. Ze introduceerden duizend vliegen in elk van de verschillende buitengaasbehuizingen, 2 kubieke meter groot en versierd met bodembedekkers en een perzikboom. Ze varieerden het eten in sommige omhuizingen, door het aan te vullen met Acetobacter of Lactobacillus.

De onderzoekers bevestigden dat de voeding de microbiomen van de vliegen veranderde, al is het maar een klein beetje. Dat was genoeg, echter, om hun genen te beïnvloeden. Door de genomen van de vliegen aan het begin van het onderzoek te vergelijken met de conclusie, na vijf generaties, het team kon duidelijke veranderingen in de frequentie van bepaalde allelen onderscheiden - een variant van een gen - die consistent waren met wat is waargenomen in natuurlijke populaties van vliegen.

"We ontdekten dat het allel dat vaker voorkwam in de kooien van de Lactobacillus-oplossing, ook het allel was dat vaker voorkomt in het noorden, waar Lactobacillus zelf vaker voorkomt, " zegt Rudman. "En het allel dat vaker voorkwam in de Acetobacter-kooien was ook het allel dat vaker voorkomt in het zuiden, waar Acetobacter vaker voorkomt."

Aan de onderzoekers, die bevinding bevestigde de betekenis van de invloed van de microben.

"De conclusie is, microben zorgen voor snelle aanpassing, ' zegt Schmidt.

Of dat effect zich vertaalt naar mensen en andere dieren is een kwestie van verder onderzoek, de auteurs zeggen, maar talrijke studies hebben het krachtige effect van het microbioom onderstreept.

Bij toekomstig werk, de onderzoekers zullen het script omdraaien, testen om te zien of veranderingen in de genetische profielen van de vliegen van invloed zijn op welke microben voet aan de grond kunnen krijgen in hun microbioom. En ze zullen ook dieper ingaan op het bepalen hoe het veranderende microbioom zijn gastheer precies beïnvloedt.

• Darmbacteriën gekoppeld aan sterkere spieren bij oudere mensen
• Teken dragen nu meerdere ziekten,