У каждого вида животных есть свое уникальное сообщество микробов, которые могут значительно улучшить его здоровье и физическую форму.
Таков результат лабораторного исследования, в котором изучались четыре разные группы животных и связанная с ними микробиота. Исследование показало, что у каждого вида в группе есть отличительное микробное сообщество.
Дополнительные эксперименты с двумя группами - одним млекопитающим и одним насекомым - продемонстрировали, что люди, обладающие своей естественной микробиотой, переваривают пищу более эффективно и имеют большую выживаемость, чем те, которым были имплантированы микробные сообщества близкородственных видов.
«Предыдущие исследования, как правило, концентрировались на отрицательных эффектах микробов. В данном случае мы показываем, что целые сообщества микробов также оказывают положительное влияние», - сказал аспирант Вандербильта Эндрю Брукс, соавтор исследования. исследование.
Документ, описывающий результаты исследования, называется «Филосимбиоз: взаимоотношения и функциональные эффекты микробных сообществ в истории эволюции хозяина» и был опубликован 18 ноября в журнале PLOS Biology.
«Мы придумали термин «филосимбиоз» пару лет назад, чтобы обозначить тот факт, что эволюция может воздействовать на виды-хозяева и изменять их микробные сообщества», - сказал Сет Борденштейн, доцент кафедры биологических наук и патологии, микробиологии и иммунологии. в Университете Вандербильта, который руководил исследованием. Исследователь с докторской степенью Кевин Коль и Роберт Брукер из Гарвардского университета были другими соавторами, а еще один участник, Эдвард Ван Опстал, является аспирантом Вандербильта.
Все животные кишат тысячами различных видов микробов, которые в совокупности называются микробиомом. Биологи активно изучают, в какой степени эти невидимые сообщества играют значительную роль в жизни и эволюции животного-хозяина. Ответ на этот вопрос усложняется рядом факторов, включая окружающую среду, диету, возраст, пол, генетику хозяина и широкий спектр поведения вовлеченных микробных видов.
В попытке разгадать эволюционную взаимосвязь между хозяевами и их микробиомами биологи из Вандербильта исследовали четыре группы животных: оленьих мышей, дрозофил, комаров и ос-драгоценностей.
Во-первых, исследователи охарактеризовали микробиоту 24 близкородственных видов в четырех группах. Затем они использовали статистический анализ, чтобы определить, что микробные сообщества образуют «дерево жизни», аналогичное их хозяевам. Они также применили тот же анализ к существующим данным о микробиомах человекообразных обезьян и обнаружили аналогичную закономерность.
«Имеющиеся данные указывают на то, что отношения между хозяевами и микробиомами не всегда случайны, а могут формироваться в ходе эволюции хозяев», - сказал Борденштейн.
Затем биологи вырастили колонии оленьих мышей и драгоценных ос в лаборатории в строго контролируемых условиях. В каждой группе они трансплантировали микробиомы близкородственных видов некоторым особям, а затем сравнивали, насколько быстро они росли и как долго жили, по сравнению с теми, у кого была удалена микробиота, и теми, у кого сохранился естественный набор микробов.
Таким образом, они обнаружили, что, когда микробные сообщества домашних мышей и разных видов мышей-оленей были пересажены одному виду мышей-оленей, их способность переваривать пищу значительно снижалась. В результате им приходилось есть больше мышиного корма, чтобы получить необходимую им энергию.
Точно так же, когда драгоценным осам пересаживали микробные сообщества от родственных видов ос, их выживаемость была ниже, чем у тех, у которых была их естественная микробиота.
«Растения и животные эволюционировали на планете, где преобладала микробная жизнь», - сказал Борденштейн. «Поэтому у них не было другого выбора, кроме как терпеть микробы, и, как мы теперь обнаруживаем, они также развили способность «огородить» их, чтобы улучшить свое здоровье и физическую форму».