Evolutionära anpassningar kan leda till olika mikrobiella populationer,

visar studie Det är ingen hemlighet att det finns ett nära förhållande mellan människor och våra mikrobiomer - de mikrober som lever i och på oss. Faktiskt, forskare brukar gissa hur ett djurs tarmmikrobiom kan se ut genom att studera närbesläktade arter. Eller åtminstone, det var vad de tyckte.

Det visar sig att även om det finns en anmärkningsvärd förutsägbarhet i tarmmikrobiomerna hos de flesta däggdjursarter, vissa evolutionära anpassningar - som flykt - kan leda till drastiskt olika mikrobiella populationer.

I en ny studie publicerad 7 januari, 2020 i mBio , University of California San Diego -forskare fann likheter hos fåglar och fladdermöss bortom deras förkärlek för flygning.

Efter att ha samarbetat med dussintals institutioner runt om i världen för att samla avföringsprover från nästan 900 ryggradsdjur och jämföra deras tarmmikrobiomer, laget överraskades av bristen på likheter mellan fåglar och fladdermöss.

Denna forskning tyder på att däggdjur - inklusive människor - kan vara undantaget snarare än regeln när det gäller hur djupt beroende de är av sina tarmmikrober. Detta representerar ett paradigmskifte i hur vi tänker om djur och relationerna de har med sina mikrober. "

Se Jin Song, Doktorsexamen, medförfattare och forskningsdirektör, Center för mikrobiominnovation, UC San Diego

"Vi var i stort intresserade av att ta reda på vilka typer av faktorer som förklarar varför djur har de typer av tarmmikrober de gör, men vi ville också svara på mer specifika frågor som när olika djur utvecklar liknande egenskaper - som anpassning till en extrem kost - utvecklas deras tarmmikrobiomer också på ett liknande sätt?

"När vi först startade detta projekt, Jag trodde att det skulle vara vettigt att vi skulle se liknande samband mellan djur och deras tarmmikrober när djuren delade en liknande kost. Vår tanke-i-himlen-idé var att flygning kunde påtvinga en liknande typ av urval på vilka mikrober djur är värd. Det som var chockerande var att vi inte fann att fåglar och fladdermöss delar en liknande mikrobiom i sig, utan snarare att båda saknar ett specifikt förhållande till mikrober. "

Tidigare studier visade att förhållandet mellan däggdjur och deras mikrober är mycket gammalt. Detta fick forskare att tro att de kunde förutsäga vilken typ av mikrober en art kan vara värd bara genom att titta på andra liknande däggdjur.

Den nya forskningen har störtat den tanken, upptäcka att fladdermöss är unika bland däggdjur, helt enkelt för att deras tarmmikrobiomer inte är förutsägbara när det gäller de typer och mängder av mikrober som finns i tarmen hos besläktade arter. Detta mönster liknar faktiskt mer fåglar, som också har oförutsägbara mikrobiella samhällen.

"Vad det betyder är att medan vissa djur verkar ha mycket stabila relationer med sina mikrobiomer, med liknande bakteriesamhällen som kvarstår under miljoner år, andra verkar ha mycket mer dynamiska relationer, "sa den första författaren Jon Sanders, Doktorsexamen, en tidigare postdoktor i UC San Diego lab av co-senior författare Rob Knight, Doktorsexamen.

"Mest överraskande, Motordrivna flygningar verkar vara förknippade med den bristen på stabilitet. Fladdermöss och fåglar verkar båda ha oberoende hamnat i tarmmikrobiomer som inte verkar följa värdarnas evolutionära relationer. "

Variationen mellan besläktade arter som delar liknande dieter indikerar att, åtminstone i fåglar och fladdermöss, en specifik mikrobiell balans är kanske inte så kritisk för att stödja normal matsmältning.

Detta innebär att de evolutionära kraven för att anta flyg kan ha direkta, djupa effekter på mikrobiomet, och väcker frågor om vilka andra typer av evolutionärt tryck som kan påverka mikrobiella samhällen.

"Om du bär mycket bakterier i tarmen, det kan vara ganska tungt och kan ta resurser ifrån dig, "sa Holly Lutz, Doktorsexamen, en postdoktor vid Institutionen för pediatrik vid UC San Diego School of Medicine och forskningsassistent vid Chicago's Field Museum.

"Så om du är ett djur som har riktigt höga energikrav, säg för att du flyger, du kanske inte har råd att bära runt alla dessa bakterier, och du kanske inte har råd att mata dem eller hantera dem. "

Forskarna ser denna datauppsättning som ett nytt tillfälle att hjälpa till att informera framtida forskning om utvecklingen av mikrobiomer och deras betydelse för olika arter.

"Som människor, vi har alltid trott att vi är väldigt speciella, "sa Song." Och vi kanske är, men vi lever i en värld som är mycket äldre än vi är. Detta arbete hjälper oss att bättre förstå utvecklingen och ekologin för värd-mikroberelationer, och jag tror att det hjälper oss att bättre förstå oss själva. "

"Denna studie berättar mycket om stora utvecklingsmönster i ryggradsdjurstarmarna, men det finns fortfarande mycket mer att göra, "sa Knight, professor vid UC San Diego School of Medicine och Jacobs School of Engineering och chef för Center for Microbiome Innovation.

"Vi måste utföra funktionella studier med metagenomik och metabolomik, och förstå mikrober i andra delar av kroppen, hur de förändras under utvecklingen, och hur de interagerar med miljömikrober både i naturen och i fångenskap för att påverka djurs hälsa. Att förstå dessa principer hos tusentals andra arter hjälper oss att förstå vår egen. "

• Studie visar försumbar glutenöverföring när barn använder Play Doh,
• Klassrumsaktiviteter medför låg risk för skadlig glutenexponering hos barn med celiaki