Spremenjeni mikrobiom pri sadnih muhah lahko povzroči evolucijske spremembe

Izraz "ste tisto, kar jeste" je dobil nov pomen. V poskusu s sadnimi muhami, ali Drosophila melanogaster, raziskovalci z univerze v Pennsylvaniji so ugotovili, da je dodajanje različnih vrst mikrobov hrani muh povzročilo genetsko razhajanje populacij, ki je v petih generacijah dosegel pomembne genomske spremembe.

"Naše delo zelo nakazuje, da sestava mikrobne skupnosti poganja, vsaj delno, kako se razvijajo organizmi, v katerih živijo, "pravi Paul Schmidt, biolog v Pennu in višji avtor o delu, ki je objavljen v reviji PNAS . "Dejstvo, da lahko ta učinek opazimo v poskusih, opravljenih v tako kratkem časovnem obdobju, kaže na to, da je obseg kondicijskih učinkov, ki jih imajo mikrobi, neverjeten."

Za razliko od laboratorijskega poskusa, kjer se nadzoruje vsak možni vidik okolja, od genetike samih muh do temperature in prehrane, da bi povečali razlike med zdravljenji, je ta niz poskusov potekal na prostem, v Pennovation Works v Pennovem kampusu. Postavitev bolj zrcali naravo, glede na vremenske razmere, sezonske spremembe, celo nenavaden pajek ali delček umazanije, ki vdira v ohišja.

Dejstvo, da je, kljub potencialnim vplivom teh zunanjih dejavnikov, raziskovalci so še vedno ugotovili, da imajo premiki mikrobiomov pomemben vpliv na genome populacij muh, naredi ugotovitev še bolj prepričljivo, Schmidt pravi.

Mislim, da je pošteno reči, da smo ohranili čim več ekološkega realizma na račun odkrivanja velikih učinkov. Pravkar smo spremenili relativno količino teh mikrobov v prehrani muh, in to je bilo dovolj, da smo videli učinek. "

Paul Schmidt, Penn biolog

Schmidt in podoktorski sodelavec Seth Rudman, glavni avtor na papirju, izkoristil dejstvo, da imajo muhe relativno preproste mikrobiomske skupnosti v primerjavi z drugimi organizmi, kot so ljudje.

"Če naredite raziskavo mikrobioma sesalcev, mnoge bakterije, ki jih najdete v črevesju, so neznane, "pravi Rudman." Pri muhah pa ni tako. Zgodi se, da imajo Drosophila v svoji skupnosti mikrobiomov le okoli 100 vrst. "

Druge prednosti sadnih muh za to vrsto študija vključujejo njihov kratek čas generiranja-v nekaj mesecih je mogoče preučiti več generacij-in dejstvo, da jih je mogoče gojiti do izjemno velike populacije. V tem primeru, to je pomenilo na stotine tisoč muh v vsakem poskusu.

Iz prejšnjega dela, Znanstveniki so slutili, da je mikrobiom povezan s spremembami v sposobnosti muhe. Muhe iz severnejših zemljepisnih širin imajo v svojem mikrobiomu več bakterij Lactobacillus, in tudi živeti dlje, imajo manj jajc in so bolj odporne na stres. Več južnega prebivalstva, po drugi strani, ki imajo običajno več bakterij Acetobacter, imel krajšo življenjsko dobo, več jajc, in so bili manj odporni na stres. Delo v laboratoriju je pokazalo, da je izpostavljanje muh tem dvema vrstama bakterij povzročilo iste lastnosti.

Toda ali bi lahko mikrobi spodbudili razvoj celotne populacije muh? Če želite to preizkusiti, Schmidt, Rudman, in sodelavci so zasnovali eksperimentalno nastavitev za manipulacijo mikrobiomov muh. V vsako od več zunanjih ohišij na prostem so uvedli tisoč muh, 2 kubična metra v velikosti in okrašena z zemljo in breskev. V nekaterih ograjenih prostorih so hrano pestro spreminjali, dopolnjujejo z acetobakterjem ali laktobacilom.

Raziskovalci so potrdili, da je hranjenje spremenilo mikrobiome muh, čeprav le rahlo. Dovolj je bilo, vendar vplivajo na njihove gene. Primerjava genomov muh na začetku študije s zaključkom, po petih generacijah, ekipa bi lahko izbrala izrazite spremembe v pogostosti nekaterih alelov-ena varianta gena-ki so bile skladne s tem, kar so opazili v naravnih populacijah muh.

"Ugotovili smo, da je bil alel, ki je bil pogostejši v kletkah z raztopino Lactobacillus, tudi alel, ki je pogostejši na severu, kjer je sam laktobacili pogostejši, "pravi Rudman." Alel, ki je bil pogostejši v kletkah Acetobacter, je bil tudi alel, ki je pogostejši na jugu, kjer je Acetobacter pogostejši. "

Raziskovalcem, ta ugotovitev je dominirala pomen vpliva mikrobov.

"Bistvo je, mikrobi spodbujajo hitro prilagajanje, "Pravi Schmidt.

Ali se bo ta učinek prenašal na ljudi in druge živali, je stvar nadaljnje študije, avtorji pravijo, vendar so številne študije poudarile močan učinek mikrobioma.

Pri prihodnjem delu, raziskovalci bodo obrnili scenarij, testiranje, da bi ugotovili, ali spremembe v genskem profilu muh vplivajo na to, kateri mikrobi se lahko uveljavijo v njihovih mikrobiomih. Prav tako bodo globlje preučili, kako natančno določiti, kako spreminjajoči se mikrobiom vpliva na svojega gostitelja.

• Črevesne bakterije, povezane z močnejšimi mišicami pri starejših
• Klopi, ki zdaj prenašajo več bolezni,