От чего зависит состав микроорганизмов в пищеварительном тракте животных? Большое исследование, проведенное Венским технологическим университетом и Университетом им. Карла Ландштейнера в Кремсе, вместе с MPI Тюбингеном, теперь занято этой загадкой.

Они являются частью нас: мы все несем в десять раз больше бактерий и архей, чем наши собственные клетки. Бактериальная экосистема в нашем пищеварительном тракте, так называемый микробиом, имеет не только большое значение для нашего метаболизма, но также для иммунной системы и даже нашего поведения. То же самое относится и к животным, но состав микробиома сильно различается у разных видов животных.

Впервые было проведено широкомасштабное исследование для объяснения развития микробиома с использованием образцов фекалий от свободноживущих животных. Было исследовано 128 различных видов рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Участвующие исследовательские группы смогли показать, как эволюция и пищевые привычки взаимодействуют, и определить состав бактерий в пищеварительном тракте. Многие микроорганизмы в кишечнике развиваются синхронно с животными-хозяевами на протяжении миллионов лет. Эти результаты должны также помочь в характеристике загрязнения фекалиями в воде, позволяя в будущем более точно определять принадлежность к определенным видам животных.

Образцы из всех ветвей генеалогического дерева

«До сих пор проводились исследования микробиома человека или специальных данных по отдельным видам, таким как крысы. Однако мы хотели выбрать множество видов животных, которые были бы как можно более репрезентативными для всего эволюционного дерева позвоночных – из от птиц до млекопитающих, чтобы ловить рыбу », – говорит профессор Андреас Фарнляйтнер, один из руководителей межвузовского исследовательского центра« Вода и здоровье »при TU Wien (ICC Water & Health, http: // www. waterandhealth. at) и профессор микробиологической диагностики в составе группы ICC Water & Health в частном университете им. Карла Ландштейнера в Кремсе.

Было важно получить образцы от диких животных, поскольку животные в зоопарке могут иметь совершенно иной микробиом, чем их дикие аналоги. Институт естественных наук и экологии Университета ветеринарной медицины Вена был ведущим партнером по сбору образцов. Затем ДНК изученных микроорганизмов секвенировали – частично в TU Wien, а частично в Институте биологии развития Макса Планка в Тюбингене.

Всего было проанализировано более 400 образцов из 180 различных видов, в результате чего было получено 20 миллионов последовательностей генов. Партнеры по сотрудничеству MPI в Тюбингене поделились своими знаниями в области анализа биоинформационных данных и эволюционной биологии. Это выявило поразительные отношения, которые можно объяснить эволюционной историей: микробиом развивался в течение многих миллионов лет в коэволюции с животными-хозяевами. Тесно родственные виды, близкие к эволюционному генеалогическому древу, также имеют сходство в микробиоме. Питание также играет роль, но оно никогда не является единственным решающим фактором. Если млекопитающее ест ту же пищу, что и птица, в его кишечнике по-прежнему нет бактерий ".

Георг Рейшер

Биодетектор загрязнения

Данные, собранные в этом исследовании, не только позволяют интерпретировать коэволюцию животных-хозяев и микроорганизмов в их пищеварительном тракте, но также облегчают разработку методов, помогающих в обеспечении чистой водой. В последние годы в TU Wien была разработана технология, которая использует ДНК-тесты для предоставления информации об источнике загрязнения фекалиями в воде. Таким образом, стало возможным выяснить, было ли загрязнение вызвано сточными водами человека или пасущимися животными.

Теперь у нас есть очень обширный набор данных, который сделает такие тесты гораздо более всеобъемлющими и точными ».

Андреас Фарнляйтнер

Источник:

Венский технический университет

Журнал:

Farnleitner, A. и др. . (2019) Диета хозяина и эволюционная история объясняют различные аспекты разнообразия кишечного микробиома среди клад позвоночных. Природа Связи. doi.org/10.1038/s41467-019-10191-3