Zmenený mikrobióm v ovocných muškách môže viesť k evolučným zmenám

Výraz „ste to, čo jete“ dostal nový význam. Pri experimente s ovocnými muškami, alebo Drosophila melanogaster, Vedci z Pennsylvánskej univerzity zistili, že pridanie rôznych druhov mikróbov do jedla múch spôsobilo, že sa populácie geneticky odlišujú, zaznamenáva významné genomické zmeny iba za päť generácií.

„Naša práca je veľmi sugestívna, pretože zloženie mikrobiálnej komunity poháňa, aspoň čiastočne, ako sa vyvíjajú organizmy, v ktorých žijú, “hovorí Paul Schmidt, biológ z Pennu a hlavný autor práce, ktorý sa objavuje v denníku PNAS . "Skutočnosť, že tento účinok môžeme vidieť v experimentoch vykonaných v takom krátkom časovom meradle, naznačuje, že veľkosť účinkov na kondíciu, ktoré majú mikróby, je neuveriteľná."

Na rozdiel od laboratórneho experimentu kde sú kontrolované všetky možné aspekty životného prostredia, od genetiky samotných múch po teplotu a stravu, s cieľom zväčšiť rozdiely medzi ošetreniami sa tento súbor experimentov uskutočnil vonku, v Pennovation Works v Pennovom areáli. Prostredie viac odzrkadľuje prírodu, podľa počasia, sezónne zmeny, dokonca aj zvláštny pavúk alebo škvrna špiny zasahujúce do priestorov.

Skutočnosť, že, napriek potenciálnym vplyvom týchto vonkajších faktorov, vedci stále zistili, že posun mikrobiómu má významný vplyv na genómy populácií múch, robí nález ešte presvedčivejším, Hovorí Schmidt.

Myslím si, že je spravodlivé povedať, že sme zachovali toľko ekologického realizmu, koľko by sme mohli, na úkor detekcie veľkých efektov. Práve sme posunuli relatívny počet týchto mikróbov v strave múch, a to stačilo vidieť efekt. “

Paul Schmidt, Biológ z Pennu

Schmidt a postdoktorandský kolega Seth Rudman, hlavný autor na papieri, využil skutočnosť, že muchy majú v porovnaní s inými organizmami relatívne jednoduché mikrobiómové spoločenstvá, ako ľudia.

„Ak urobíte prieskum mikrobiómu cicavcov, veľa baktérií, ktoré nájdete v čreve, nie je známych, “hovorí Rudman.„ To ale nie je prípad múch. Stáva sa, že Drosophila má vo svojom mikrobiómovom spoločenstve iba asi 100 druhov. “

Medzi ďalšie výhody ovocných mušiek pre tento typ štúdie patrí ich krátka generačná doba-je možné študovať niekoľko generácií za niekoľko mesiacov-a skutočnosť, že ich možno odchovať v extrémne vysokých populáciách. V tomto prípade, to znamenalo státisíce múch v každom experimente.

Z predchádzajúcej práce, vedci tušili, že mikrobióm je spojený so zmenami vo kondícii muchy. Muchy zo severnejších šírok majú tendenciu mať ako súčasť svojho mikrobiómu viac baktérií Lactobacillus, a tiež žiť dlhšie, majú menej vajíčok a sú odolnejšie voči stresu. Viac južných populácií, na druhej strane, ktoré majú tendenciu mať viac baktérií Acetobacter, mal kratšiu životnosť, viac vajec, a boli menej tolerantní voči stresu. Práca v laboratóriu ukázala, že vystavenie múch týmto dvom druhom baktérií vyvolalo rovnaké vlastnosti.

Mohli by však mikróby riadiť vývoj celých populácií múch? Aby som to otestoval, Schmidt, Rudman, a kolegovia navrhli experimentálne zariadenie na manipuláciu s mikrobiómami múch. Do každého z niekoľkých vonkajších ohradových priestorov zaviedli tisíc múch, Má 2 kubické metre a je ozdobený zemným plášťom a broskyňovým stromom. V niektorých priestoroch obmieňali jedlo, doplniť ho buď Acetobacter alebo Lactobacillus.

Vedci potvrdili, že kŕmenie zmenilo mikrobiómy múch, aj keď len mierne. Stačilo, však ovplyvniť ich gény. Porovnanie genómov múch na začiatku štúdie so záverom, po piatich generáciách, tím mohol zistiť výrazné zmeny vo frekvencii určitých alel-jeden variant génu-, ktoré boli v súlade s tým, čo bolo vidieť v prirodzených populáciách múch.

„Zistili sme, že alela, ktorá bola bežnejšia v klietkach s roztokom Lactobacillus, bola alelou, ktorá je bežnejšia na severe, kde je bežnejší samotný Lactobacillus, "hovorí Rudman." A alela, ktorá bola bežnejšia v klietkach Acetobacter, bola tiež alelou, ktorá je bežnejšia na juhu, kde je Acetobacter bežnejší. “

Výskumníkom, toto zistenie prinieslo domov význam vplyvu mikróbov.

„Pointa je, mikróby poháňajú rýchlu adaptáciu, “Hovorí Schmidt.

Či sa tento účinok prejaví na ľuďoch a iných zvieratách, je vecou ďalšej štúdie, autori tvrdia, ale mnohé štúdie zdôraznili silný účinok mikrobiómu.

V budúcej práci, vedci prehodia skript, testovanie, aby sa zistilo, či zmeny v genetických profiloch múch ovplyvňujú, ktoré mikróby môžu získať oporu v ich mikrobiómoch. Budú tiež hlbšie skúmať, ako presne určiť, ako meniaci sa mikrobióm ovplyvňuje jeho hostiteľa.

• Črevné baktérie spojené so silnejšími svalmi u starších ľudí
• Kliešte teraz nesú mnoho chorôb,