Кишкові бактерії: як кажани «змінюють парадигму»

Нещодавнє дослідження мікробіома кажанів виявило, що вони дотримуються інших правил щодо інших ссавців. Автори задаються питанням, чи не можуть ці відмінності зробити їх більш сприйнятливими до змін навколишнього середовища.

Нова стаття досліджує кишкові бактерії кажанів.

Щоб отримати додаткову інформацію про мікробіом та як він впливає на ваше здоров’я, відвідайте наш спеціальний центр.

Кишкові бактерії життєво важливі для здоров’я людини. Мікроби, що мешкають у нас, допомагають нам перетравлювати їжу, але їх роль поширюється далі, ніж просто її переробка.

Вчені знаходять все більше доказів того, що наші кишкові бактерії можуть відігравати важливу роль у ряді захворювань.

Люди не самотні, коли мова заходить про мікробіом. Усі ссавці, насправді більшість тварин, мають легіон мікробів, що мешкають на них і в них.

Оскільки кишкові бактерії жили в тандемі зі ссавцями протягом еволюційного часу, вони еволюціонували разом. У багатьох випадках вони еволюціонували так, що вони потребують одне одного для виживання.

Через цю коеволюцію види, які є більш тісно пов’язаними, мають подібні мікробіоми, тоді як види, що пов’язані лише віддалено, мають меншу кількість подібностей.

Ця тенденція мікробіому тісно збігатися між двома спорідненими видами називається філосимбіозом.

Дивовижне нове дослідження виявляє, що це правило не поширюється на кажанів. Вчені опублікували свої результати в журналі mSystems.

Порушення правил

У ході поточного дослідження вчені виявили, що навіть тісно пов'язані види кажанів мають суттєво різні мікробіоми. Це припускає, що кишкові бактерії можуть бути не такими важливими для кажанів.

«Це змінює парадигму, під якою ми працювали, що тварини потребують мікробів для травлення та засвоєння поживних речовин. Це справедливо для нас, але це може бути не для всіх видів ".

Провідний автор Холлі Луц з Чиказького польового музею, Іллінойс

Щоб дослідити кишкові бактерії кажанів, дослідники взяли зразки шкіри, язиків та кишок 497 кажанів. Загалом вони проаналізували 31 вид з Уганди та Кенії.

Вчені порівняли генетичний матеріал, присутній у цих зразках, щоб скласти картину видів, що мешкають у певних районах кожної кажана.

По-перше, автори зазначили, що на шкірі спостерігається більше різноманітності бактерій, ніж у роті чи кишечнику. Ця знахідка відповідає дослідженням інших ссавців.

Однак кажани відрізнялися від інших ссавців одним вражаючим чином - їх мікробіоми, схоже, не відповідають еволюційній схемі. Іншими словами, кажани не демонструють філосимбіозу.

Раніше дослідження натякали на це відхилення від правила, але попередні дослідження не мали доступу до такого широкого кола диких видів.

"По суті, ніякого взаємозв'язку між мікробіомом кажанів та історією еволюції кажанів немає", - пояснює Лутц.

Вона продовжує: "Ви очікували б побачити подібні мікробіоми у близьких видів кажанів, якби ці тварини сильно залежали від своїх бактерій для виживання. Це значною мірою те, що ми спостерігали в інших ссавців, які вивчалися, але у кажанів цього просто немає ".

Найкращим провісником видів бактерій, знайдених в кишечнику виду кажана, було те, де воно живе. Іншими словами, якби два кажани одного виду жили в різних місцях, де вони мали доступ до різних продуктів, їх мікробіом був би дуже різним. Однак, якби вони жили пліч-о-пліч в одній екологічній ніші, більш ніж імовірно, що їх мікробіоми були б подібними.

Дослідники також виявили, що кажани, що мешкають на більшій висоті, мають більш різноманітний мікробіом. На думку авторів, взаємозв'язок між висотою та різноманітністю мікробів раніше "спостерігався при дослідженнях шкіри амфібій та гірського ґрунту".

Тип бактерій, відомий як Firmicutes, як правило, домінує над мікробіомами кишечника ссавців. Тут знову ж кажани відрізняються. Мікробіом кажана має відносну велику кількість протеобактерій, які більше нагадують птахів.

Чому кажани різні?

Автори вважають, що ця незвичайна знахідка могла бути пов’язана з інноваційним видом транспорту кажанів - вони єдині ссавці, які досягли польоту з електроприводом (а не ковзанням). Щоб залишатися в повітрі, анатомія кажана повинна була адаптуватися.

Порівняно з іншими ссавцями подібного розміру, кажани мають коротку кишку, це означає, що вони несуть менше кишкової тканини і менше їжі. Вчені вважають, що ця адаптація допомогла їм зменшити вагу, зробивши політ менш енергоємним.

Як пояснює Лутц, якщо ви летите, "ви не можете носити з собою все найнеобхідніше".

Завдяки коротшій кишці їжа проходить довжину травної системи кажана всього за 15–30 хвилин. Коротший кишечник може означати, що кажани ніколи не мали шансів утворити тісні зв'язки зі своїми бактеріальними пасажирами.

З екологічної точки зору, вчені задаються питанням, чи не можуть зміни навколишнього середовища нашкодити кажанам. Наявність стабільної популяції кишкових бактерій допомагає підтримувати імунну систему здоровою.

Якщо кишкові бактерії кажанів змінюються у відповідь на оточення, будь-які зміни навколишнього середовища можуть мати наслідки для їх імунної системи.

“Кажани можуть бути дуже сприйнятливі до змін навколишнього середовища. Якщо вони мають перехідний мікробіом, вони можуть не мати найстабільніших захисних механізмів. Антропогенні порушення навколишнього середовища є дуже важливою проблемою. Кажани можуть бути надзвичайно крихкими і схильні до ризику ".

Провідний автор Холлі Луц

Однак може бути так, що кажани просто менше залежать від свого мікробіому, ніж інші ссавці.

У статті під назвою «Не всі тварини потребують мікробіому» стверджується, що «тварини охоплюють континуум залежності від мікробних симбіонтів». Іншими словами, деякі види не можуть вижити без свого мікробіома; деякі види можуть намагатись процвітати без своїх, але в кінцевому рахунку виживають, а іншим мікробіом взагалі не потрібен.

Світ мікробіому деталізований та тонкий; як завжди, дослідникам потрібно проводити набагато більше роботи.