Животные и микроорганизмы часто устанавливают тесные экологические отношения.
Однако большая часть наших знаний о микробиомах животных получена из двух глубоко изученных групп: позвоночных и членистоногих. Но даже самые маленькие морские беспозвоночные - некоторые из них едва ли больше одноклеточных протистов - являются домом для отдельных и разнообразных микробных сообществ, или микробиомов, согласно новому исследованию биологов Университета Британской Колумбии.
Исследование подчеркивает, что огромное разнообразие животных имеет микробиомы, как и люди. Но что еще более удивительно, существует незначительная корреляция между тем, насколько тесно связаны между собой большинство животных и насколько похожи их микробиомы - то, что считалось достоверным на основании изучения человека, крупных млекопитающих и насекомых. "Это многое говорит о том, как возникли микробиомы и как они развиваются сегодня", - говорит эволюционный микробиолог Патрик Килинг, старший автор статьи, опубликованной 26 мая в журнале Nature Microbiology.
"Люди могут интуитивно думать, что цель микробиома - приносить пользу животному-хозяину, и что они коэволюционируют вместе. Но бактерии не заботятся о том, чтобы помочь животному-хозяину - у них свои планы. В большинстве животных обитает сообщество бактерий, которые просто умеют жить в организме животных. Из этой "профессиональной гильдии" специализирующихся на животных бактерий, вероятно, развились более сложные, коэволюционирующие микробиомы, которые хорошо изучены у людей и насекомых. Но когда мы рассмотрели более широкий диапазон мелких морских беспозвоночных, стало ясно, что микробиомы более крупных существ, скорее всего, являются исключением, а не правилом".
Авторы обнаружили, что микробиомы крошечных существ отличаются от микроорганизмов, живущих в окружающей среде, и часто отличаются от микробиомов даже близкородственных беспозвоночных.
Чтобы понять взаимодействие в более широком масштабе разнообразия, Килинг и его коллеги охарактеризовали бактериальные микробиомы почти 1000 микроскопических морских беспозвоночных из 21 филы, охватывающей большую часть дерева метазоанов. Образцы были собраны в пяти местах умеренного и тропического климата, охватывающих три морских среды обитания (осадок, толща воды и приливные макроводоросли), и бактериальные микробиомы были охарактеризованы с помощью секвенирования генов 16S рибосомальной РНК.
Некоторые из видов животных, взятых в выборку, включали Annelida (кольчатые черви), Arthropoda (самый большой филум в царстве животных) и Nematoda (филум несегментированных, цилиндрических червей). Исследователи брали образцы из их среды обитания в Британской Колумбии, Канада, и на Кюрасао, голландском острове Карибского бассейна.
"Наши данные показывают, что, несмотря на свои размеры, эти животные являются носителями бактериальных сообществ, которые отличаются от сообществ в окружающей среде. Не родственные, но сосуществующие беспозвоночные, как правило, имеют много общих бактерий, что позволяет предположить, что виды микроорганизмов, предпочтительно ассоциированные с животными, но не привязанные к какой-либо конкретной линии хозяина, являются основными движущими силами экологических отношений", - поясняет Килинг.
"Идентичность хозяина является второстепенным фактором, формирующим эти микробиомы, которые не показывают такой же корреляции с филогенией хозяина, или "филосимбиозом", наблюдаемым у многих крупных животных. Следовательно, текущие дебаты о различной силе филосимбиоза в отдельных линиях должны быть пересмотрены с учетом возможности того, что такая картина может быть скорее исключением, чем правилом".
"Это исследование было разработано для изучения невероятно широкого разнообразия животных", - отмечает Килинг. "Следующий шаг - взять несколько наиболее интересных групп и углубиться в изучение эволюции микробиомов в рамках этой группы, чтобы уточнить временные масштабы, в которых действуют различные эволюционные процессы".
