Не все микробы равны: почему львы и коровы не разделяют бактерий
Кишечник коровы и льва устроены по-разному — и теперь мы знаем, почему их микробы даже отдаленно не похожи на родственников.
Ученые давно подозревали, что строение кишечника влияет на состав микробов, но до сих пор это не проверяли системно. К тому же, из-за тесной связи с эволюцией животных, эту особенность часто игнорировали — и, возможно, из-за этого прошлые исследования давали неполную картину.
Чтобы разобраться, исследователи проанализировали 1400 образцов микробиома 292 видов млекопитающих с разными типами пищеварения:
- Жвачные (например, коровы)
- Псевдожвачные (кенгуру)
- Слепокишечные ферментеры (кролики)
- Толстокишечные ферментеры (лошади)
- Простой кишечник (хищники вроде львов)
Оказалось, что у каждой группы — свой уникальный набор бактерий. Например, у жвачных и псевдожвачных преобладают UCG-005 и Prevotella, но при этом их микробы выполняют схожие функции, расщепляя крахмал и сахара. Это подтверждает идею, что природа дублирует процессы для надежности. А вот у хищников с коротким кишечником все иначе: там царят Fusobacterium, мало разнообразия, зато активно идут процессы переработки жиров и белков.
Ученые выделили три основных «кишечных типажа»:
- Fusobacterium — у хищников.
- UCG-005 — у жвачных.
- Prevotella — у тех, кто ферментирует пищу в толстой или слепой кишке.
Эти комбинации настолько четкие, что по ним можно даже предсказать, как устроен кишечник животного.
Результаты опубликованы в издании Science China Life Sciences.
Когда сравнили влияние эволюции и анатомии, выяснилось: у хищников строение кишечника важнее родства с другими видами. Даже там, где эволюция играла большую роль, форма пищеварения все равно оставалась ключевым фактором. То же самое подтвердилось для зверей с особой диетой (листоядные) или средой обитания (высокогорные).
Кишечник — не просто рудимент эволюции, — говорят авторы, — а готовый «проект» для микробного сообщества.
Польза исследования
- Сельское хозяйство: понимание, как микробиом помогает переваривать клетчатку, может улучшить корма для скота.
- Медицина: сравнение с хищниками даст clues, почему у людей с «западной» диетой (много мяса, мало клетчатки) чаще воспаления кишечника.
- Экология: поможет предсказать, как изменение рациона (из-за климата) повлияет на выживание видов.
Выборка хоть и большая, но неравномерная: например, китообразные (с уникальным кишечником) представлены слабо. Возможно, упущены важные вариации.
Ранее ученые выяснили, как травоядные пережили вымирание.
