Измененный микробиом плодовых мушек может привести к эволюционным изменениям

Выражение «вы то, что вы едите» приобрело новое значение. В эксперименте на плодовых мушках или Drosophila melanogaster, исследователи из Пенсильванского университета обнаружили, что добавление различных видов микробов к пище мух приводило к генетическому расхождению популяций. произошли значительные изменения в геноме всего за пять поколений.

"Наша работа наводит на мысль, что состав микробного сообщества движет, по крайней мере частично, как развиваются организмы, в которых они живут, "говорит Пол Шмидт, биолог в Пенсильвании и старший автор работы, который появляется в журнале PNAS . «Тот факт, что мы можем наблюдать этот эффект в экспериментах, проведенных за такой короткий промежуток времени, предполагает, что масштабы воздействия микробов на приспособленность невероятны».

В отличие от лабораторного эксперимента, где контролируются все возможные аспекты окружающей среды, от генетики самих мух до температуры и диеты, чтобы увеличить различия между методами лечения, эта серия экспериментов проводилась на открытом воздухе, в Pennovation Works в кампусе Пенна. Обстановка более точно отражает природу, в зависимости от погоды, сезонные изменения, даже странный паук или пятнышко грязи, вторгшиеся в вольеры.

Дело в том, что, несмотря на потенциальное влияние этих внешних факторов, исследователи по-прежнему обнаружили, что изменения микробиома оказывают значительное влияние на геномы популяций мух, делает вывод еще более убедительным, Шмидт говорит.

<цитата>

Я думаю, будет справедливо сказать, что мы сохранили как можно больше экологического реализма за счет обнаружения крупных эффектов. Мы просто изменили относительное количество этих микробов в рационе мух, и этого было достаточно, чтобы увидеть эффект ".

Пол Шмидт, Пеннский биолог

Шмидт и научный сотрудник Сет Рудман, ведущий автор статьи, воспользовались тем фактом, что у мух есть относительно простые сообщества микробиома по сравнению с другими организмами, такие как люди.

"Если вы проведете исследование микробиома млекопитающих, многие из бактерий, которые вы найдете в кишечнике, неизвестны, - говорит Рудман. - Но с мухами дело обстоит иначе. Просто так получилось, что в микробиомном сообществе дрозофилы всего около 100 видов ".

Другие преимущества плодовых мушек для этого типа исследований включают их короткое время генерации - можно изучить несколько поколений за несколько месяцев - и тот факт, что их можно вырастить до чрезвычайно больших размеров популяции. В этом случае, это означало, что в каждом эксперименте были сотни тысяч мух.

Из более ранней работы, Ученые подозревали, что микробиом связан с изменением приспособленности мухи. Мухи из более северных широт, как правило, имеют больше бактерий Lactobacillus в составе своего микробиома. а также жить дольше, имеют меньше яиц и более устойчивы к стрессу. Более южное население, с другой стороны, которые, как правило, содержат больше бактерий Acetobacter, имели более короткую продолжительность жизни, больше яиц, и были менее устойчивы к стрессу. Работа в лаборатории показала, что воздействие этих двух типов бактерий на мух выявляет те же самые черты.

Но могут ли микробы управлять эволюцией целых популяций мух? Чтобы проверить это, Шмидт, Рудман, и его коллеги разработали экспериментальную установку для манипулирования микробиомами мух. Они поместили тысячу мух в каждый из нескольких уличных сетчатых вольеров, Размером 2 кубометра, украшен почвопокровным покровом и персиковым деревом. В некоторых вольерах меняли еду, добавление к нему Acetobacter или Lactobacillus.

Исследователи подтвердили, что кормление изменило микробиомы мух. хотя совсем чуть-чуть. Этого было достаточно, тем не мение, воздействовать на их гены. Сравнивая геномы мух в начале исследования с заключением, через пять поколений команда смогла выделить отчетливые изменения в частоте определенных аллелей - одного варианта гена - которые соответствовали тому, что было замечено в естественных популяциях мух.

«Мы обнаружили, что аллель, который чаще встречается в клетках с раствором Lactobacillus, также является аллелем, более распространенным на севере, где чаще встречается сама Lactobacillus, - говорит Рудман. - И аллель, который был более распространен в клетках Acetobacter, был также аллелем, который более распространен на юге, где чаще встречается Acetobacter ".

Исследователям, Это открытие подтвердило важность влияния микробов.

"Суть в том, микробы способствуют быстрой адаптации, "- говорит Шмидт.

Передается ли этот эффект людям и другим животным - вопрос дальнейшего изучения. авторы говорят, но многочисленные исследования подчеркнули мощный эффект микробиома.

В будущей работе, исследователи будут перелистывать сценарий, тестирование, чтобы увидеть, влияют ли изменения в генетическом профиле мух на то, какие микробы могут закрепиться в их микробиомах. И они также будут более глубоко исследовать, чтобы точно определить, как изменяющийся микробиом влияет на своего хозяина.

• Бактерии кишечника укрепляют мышцы у пожилых людей
• Клещи теперь переносят множество болезней,