Исследование, проведенное учеными из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), показывает, что микробные сообщества внутри китов могут играть важную роль в переваривании одного из самых распространенных в океане богатых углеродом липидов, известного как восковой эфир. Их выводы были опубликованы 2 декабря в Журнале Международного общества микробной экологии.
Эфиры воска являются одними из самых трудных для переваривания жиров для многих животных, включая человека. Они особенно богаты крошечными ракообразными, такими как криль и веслоногие ракообразные - излюбленная добыча гренландских гренландских китов и находящихся под угрозой исчезновения североатлантических китов. Согласно предыдущим исследованиям, сложные эфиры воска также являются важным липидом в наших океанах по всему миру.
«Мы обнаружили, что более 80 процентов липидов, потребляемых гренландскими китами, представляют собой восковые эфиры, но менее 30 процентов остаются в толстой кишке», - говорит ведущий автор исследования морской исследователь WHOI Кэролин Миллер. В результате гренландские киты, среди других представителей семейства усатых китов, очень эффективно переваривают эти липиды. «Это важно не только для понимания круговорота этих важных липидов в океанах, но и потому, что киты потребляют огромное количество добычи, богатой восковыми эфирами, для поддержания многих аспектов своего здоровья и размножения».
Вопрос в следующем: если эфиры воска так трудно перевариваются другими животными, как гренландские и другие усатые киты могут так эффективно их переваривать? Частью ответа могут быть миллионы крошечных микробов, включая бактерии, живущие в их пищеварительном тракте. Эти микробные сообщества обычно называют «микробиотой кишечника». У людей и других наземных животных кишечные микробы играют важную роль во многих аспектах здоровья, включая пищеварение, где они часто обладают способностью расщеплять неперевариваемые компоненты рациона.
Миллер и ее коллеги хотели изучить, действительно ли кишечные микробы гренландского кита играют роль в переваривании восковых эфиров. Для этого им сначала потребуются свежие образцы.
Но окно для извлечения образцов быстро закрывается, так как разложение может испортить содержимое кишечника. «Получить свежие образцы внутренностей китов очень редко», - говорит Миллер.
Благодаря щедрости капитанов китобойных промыслов коренных жителей Аляски из Ассоциации капитанов китобойных промыслов Барроу, которым разрешено ловить небольшое количество китов каждый год для пропитания, Миллер и ее коллеги получили возможность извлекать образцы из свежих - добыча гренландских китов. Их совместными усилиями за четыре года было получено более ста образцов от 38 гренландских китов.
В лаборатории Миллер и ее коллеги проанализировали эти образцы из девяти мест вдоль желудочно-кишечного тракта, надеясь обнаружить изменения в микробных сообществах и липидах в кишечнике каждого кита. Они обнаружили сильную связь между бактериальным сообществом и уменьшением присутствия восковых эфиров в нижней части тонкой кишки.
«Микроорганизмы играют важную роль в процессах пищеварения млекопитающих, а также способствуют функционированию иммунной системы», - говорит Эми Апприлл, микробный эколог WHOI и соавтор исследования. «Это исследование предполагает, что кишечные бактерии могут играть столь же важную роль у китов, возможно, оказывая им помощь, необходимую им для расщепления этих жирных соединений добычи».
Миллер, Април и их коллеги стремятся развить результаты этого исследования, надеясь определить, какая часть пищеварения связана с самим китом, а не с микробными сообществами, населяющими его кишечник. В конечном счете, это может пролить свет на то, как эти киты и их микробы переваривают основной источник энергии своей добычи, чтобы поддерживать себя. Результаты этого исследования могут также принести пользу китобойному сообществу коренных жителей Аляски, поскольку они показывают, как пищевые ресурсы в водах у мыса Барроу на Аляске поддерживают местных гренландских китов, на которых они так полагаются.
«В течение десятилетий проводились исследования круговорота углерода в океане, но то, как эти соединения расщепляются, трансформируются и используются для создания существенной биомассы кита, остается чем-то вроде черного ящика», Април добавляет. «Это исследование позволяет заглянуть в ранее скрытую часть морской пищевой сети».