Wyjątkowy mikrobiom nietoperzy

W jelitach każdego ssaka żyją kolonie bakterii, zwane mikrobiomem, które wspierają zwierzęta w trawieniu i odporności. Skład gatunkowy tego mikrobiomu jest podobny w ramach danego gatunku i zbliżony dla ewolucyjnie bliskich gatunków. Wyjątek stanowią tu nietoperze. Jak się okazuje, ich umiejętność latania powiązana jest z wyjątkowo krótkim przewodem pokarmowym. W takim środowisku o składzie mikrobiomu nie decydują cechy gatunkowe, ale wyłącznie otoczenie i pokarm.

13.11.2019Opublikował: RK

Każdy człowiek ma w swoich jelitach biliony żyjących bakterii, które w sumie stanowią około jednego procenta masy naszego ciała. Ich obecność nie tylko nie szkodzi, ale jest nam niezbędna, żeby procesy trawienne przebiegały odpowiednio i żeby wzmacniać naszą odporność. Nie jesteśmy pod tym względem wyjątkowi. Praktycznie każdy ssak, od polnej myszy po delfina może liczyć na wsparcie zbiorowości pomocnych bakterii, zwanych mikrobiomem.

Większość gatunków, ewoluując dostosowywała się do żyjącego w nich mikrobiomu i dlatego przedstawiciele danego gatunku są przystosowani, żeby osiedlały się w nich podobne bakterie i w związku z tym ich środowisko bakteryjne jest zwykle podobne.

Wyjątek, jak się właśnie okazało, stanowią tu nietoperze. W czasopiśmie mikrobiologicznym „mSystems” ukazał się właśnie artykuł, którego autorzy relacjonują interesujące odkrycie. Okazuje się, że mikrobiom nawet blisko spokrewnionych ze sobą gatunków nietoperza jest całkiem odmienny. Decydujące, jak się okazuje, w tym przypadku nie uwarunkowanie genetyczne, ale środowisko, w którym żyją te nietoperze. To oznacza, że z jakiegoś powodu nietoperze nie wytwarzają środowiska, w którym lepiej czuje się specyficzna grupa bakterii, a po prostu przyjmują to, co ma im do zaoferowania środowisko.

– Nasze odkrycie idzie w poprzek temu, co dotąd myśleliśmy o ssakach i ich niezbędnym współistnieniu z bakteriami, wspierającymi je w trawieniu i pozyskiwaniu wartości odżywczych. Założenie, że są one niezbędne, być może nie sprawdza się w przypadku niektórych gatunków – mówi dr Holly Lutz, przedstawicielka Field Museum of Natural History w Chicago i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.

Żeby zbadać zależność między nietoperzami i ich mikrobiomem dr Lutz i pracujący z nią zespół pobrał próbki od 497 osobników z 31 różnych gatunków nietoperzy żyjących w Kenii i Ugandzie. Pobrane próbki bakterii ze skóry, języków i jelit zostały następnie porównane pod kątem kodów genetycznych.

Badanie wykazało, że we wnętrznościach nietoperzy żyje znacznie mniej gatunków bakterii niż w ich ustach i na skórze. Co więcej, typy bakterii znajdowane w jelitach były wyraźnie odmienne u różnych gatunków i nie stwierdzono żadnego powiązania gatunków bakterii ze ścieżkami ewolucyjnymi zwierząt. To wynik zaskakujący i zasadniczo odmienny od tego, jak wygląda to u innych badanych pod tym kątem ssaków.

Zwykle wyniki podobnych badań potwierdzały zjawisko zwane fylosymbiozą (ang. Phylosymbiosis), czyli pokrywaniem się mikrobiomu gatunków z ich relacją na drzewie ewolucji – im bliższe ewolucyjnie gatunki, tym bardziej podobny skład gatunkowy żyjących w nich bakterii. Zjawisko to ma wyraźne uzasadnienie – środowisko, jakie tworzy biochemia jelit u przedstawiciela danego gatunku daje możliwość przeżycia i rozwoju konkretnym gatunkom bakterii. Skoro bakterie wspierają istotne dla przeżycia osobnika procesy, to są ewolucyjnie ważne i w związku z tym oczekiwać należy trwałości i powtarzalności takiego wzorca ewolucyjnego.

U nietoperzy to zjawisko – jak się okazuje – nie występuje. Co więcej, u jednego gatunku nietoperze żyjącego w pięciu różnych lokalizacjach stwierdzono pięć odmiennych społeczności mikrobiotycznych. Badacze przypuszczają więc, że ma to związek z trybem życia nietoperzy oraz tym co i jak jedzą.

Amerykańscy naukowcy stawiają więc tezę, że ta wyjątkowość ma związek z inną cechą odróżniającą nietoperze od pozostałych ssaków – ich umiejętnością latania. Zwierzę, które lata, nie może sobie pozwolić na jakiekolwiek zbędne obciążenie. Dlatego nietoperze mają wyjątkowo krótkie przewody pokarmowe, a czas od spożycia pokarmu do wydalania jest trzy razy krótszy niż u innych ssaków o podobnej masie.

Jak podkreśla dr Lutz, brak silnego wsparcia ze strony mikrobiomu i silne związanie ze środowiskiem oznacza, że nietoperze mogą być bardzo czułe na wszelkie zmiany w środowisku.

Artykuł źródłowy: Holly L. Lutz et. al. Ecology and Host Identity Outweigh Evolutionary History in Shaping the Bat Microbiome. „mSystems” 2019. DOI: 10.1128/mSystems.00511-19

Opracowano na podstawie artykułu Bats don't rely on gut bacteria the way humans do opublikowanego na portalu Phys.org.