Животные имеют тесную и важную связь с микробными популяциями (микробиомами), которые живут внутри их тел. Это относится и к каракатицам со сложным поведением, чей микробиом, как оказалось, содержит только два разных вида бактерий.
В сотрудничестве с сотрудником Морской биологической лаборатории (MBL) Джессикой Марк Уэлч ученые охарактеризовали микробиом европейской обыкновенной каракатицы Sepia officinalis, животного, чьи впечатляющие навыки маскировки и поведение давно изучены. Они опубликовали свои выводы в выпуске mSystems за этот месяц.
Проект начался, когда Роджер Хэнлон из MBL и Джек Гилберт из Калифорнийского университета в Сан-Диего выбрали каракатицу для поиска связи между кишечным микробиомом и поведением. Однако сначала им нужно было идентифицировать присутствующие микробы.
«О микробиомах головоногих моллюсков (каракатиц, кальмаров и осьминогов) известно немногое, кроме знаменитого симбиоза между бобтейловым кальмаром и бактериями Vibrio в его световом органе», - говорит Марк Уэлч.
Холли Лутц, ученый из лаборатории Гилберта, исследовала микробные популяции из пищеварительного тракта, жабр и кожи каракатицы. Она обнаружила, что микробиом каракатицы состоит всего из двух семейств бактерий: Vibrionaceae и Piscirickettsiaceae. Для сравнения, у людей только в кишечном микробиоме сотни различных видов бактерий.
Простота микробиома каракатицы сопровождалась и другими сюрпризами. Табита Рамирес-Пуэбла, научный сотрудник MBL, флуоресцентно исследовала бактерии, чтобы выявить их организацию под микроскопом. «Оказалось, что большая часть микробов находилась в пищеводе, необычном месте для нахождения наиболее плотного сообщества микробов», - говорит Марк Уэлч.
Бактерии семейства Vibrio включают некоторые виды, вызывающие болезни, но другие образуют симбиотические отношения со своими хозяевами, например, у кальмара бобтейла. «Интересно, что мы находим эти вибрионы в ассоциации с каракатицей. Это говорит о том, что между вибрионами и морскими беспозвоночными существует долгосрочная эволюционная связь», - говорит Марк Уэлч.
В то время как виды вибрионов иногда обнаруживаются в желудочно-кишечном тракте рыб, полученные данные указывают на расширение круга организмов и участков тела, связанных с вибрионами. Вполне возможно, что виды Vibrio в пищеводе служат резервуаром бактерий, которые заселяют кишечник каракатицы, принося с собой ферменты, которые могут помочь пищеварению. Или колонизация вибрионами пищевода (и остальной части животного) может быть патогенной или оппортунистической.
Понимание микробиома каракатиц может помочь аквариумистам ухаживать за этими животными. «Нам нужно знать, как сохранить их здоровье, а знать что-то об их микробиоме очень полезно», - говорит Марк Уэлч. Например, лечение антибиотиками может изменить микробиом животного, вызывая непредвиденные последствия в других частях тела животного. В своем исследовании ученые лечили каракатиц энрофлоксацином, антибиотиком, обычно используемым аквариумными ветеринарами. Они обнаружили, что энрофлоксацин не влияет на микробиом каракатицы.