forskellen mellem koala agterstavn og wombat overbygning er ikke kun i form! Forskellige mikrobielle samfund peger på, hvorfor koalaer er i stand til at fordøje bladene af eukalyptustræer. I går offentliggjorde vi Gen og genom-centreret analyser af koala og wombat fækal microbiomes punkt til metaboliske specialisering for Eucalyptus fordøjelse af Miriam E. Shiffman, Rochelle M. Soo, Paul G. Dennis, Mark Morrison, Gen-W., Tyson, Philip Hugenholtz. Her giver Miriam Shiffman baggrund for undersøgelsen og et tilgængeligt overblik over, hvad denne undersøgelse om digombat og koala fordøjelse kan fortælle os.
nu har du sikkert hørt om din tarmmikrobiota – samfundet af billioner mikrober, der koloniserer din fordøjelseskanal. Du har måske også hørt om, hvordan din mikrobiota kan påvirke ernæring, vægttab, allergier og endda humør. Men hvordan ville tarmmikrobiotaen se ud i et dyr, der kun spiser en type mad? Og hvad nu hvis denne mad var giftig for næsten alle andre dyr?,
koalaer findes udelukkende på bladene af eukalyptustræer, som indeholder en kompleks cocktail af forbindelser med toksicitet for både dyr og mikrober. I virkeligheden, blandt alle pattedyr, kun koala og tre andre pungdyr (brushtail possum, fælles ringtail possum, og større svævefly) er kendt for at forbruge Eucalyptus blade. Så koalaer tjener som lærebogseksempler for at studere, hvordan mikrobielle samfund i tarmen kan udvikle sig for at give deres værter mulighed for at trives i en specialiseret diætniche.,
Tidligere forskere har undersøgt koala gut microbiome hjælp af 16S rRNA-sekventering (“der er der”, men ikke “, hvad er det så, de gør”) og in vitro assays med isolater (“hvad er det, de gør,” men kun blandt en håndfuld af mikrober, der er modtagelig for dyrkning i laboratoriet). På den anden side er shotgun metagenomics en revolutionerende metode inden for mikrobiel økologi, der giver adgang til alle mikrobielle genomer i et givet miljø – inklusive det ukultiverede store flertal.,
i 2014 var jeg en besøgende Fulbright-lærd ved det australske Center for Ecogenomics ved University of .ueensland. Min co-forfattere, og jeg var godt placeret i forhold til at fremme forskning af to grunde: (1) som bor i Brisbane, vi havde adgang til mange indfødte Australske pungdyr, og (2) Center har specialiseret sig i sekvens-baseret tilgang til økologi og evolution af mikrobielle samfund, herunder beregningsmæssige metoder til udvinding af genomer af de enkelte mikrobielle populationer uden at behøve at dyrke dem i laboratoriet.,
Koalaer (ikke Zagget) på Lone Pine Koala Sanctuary, Brisbane. Kredit: Miriam Shiffman CC-BY
Vi har besluttet at bruge sammenlignende metagenomics til at studere den specialisering af mikrober i koala fordøjelsessystemet, ved at sammenligne koala microbiome til dens nærmeste nulevende slægtning, wombat. I modsætning til deres Koala-fætre er womombats generalistiske planteetere, der hovedsageligt spiser græs og ikke spiser eukalyptus., Det ville være uetisk at fodre koalaer alt andet end Eucalyptus blade, så womombats er det tætteste, vi kan komme til en naturlig “kontrolgruppe” for ikke-Eucalyptus-spisere.
til dette formål indsamlede og analyserede vi mikrobielt DNA fra fækale prøver, som er en god ikke-invasiv Pro .y til undersøgelse af tarmmikrobiota. Zagget koala og Phil den sydlige Behårede womombat, begge beboere på Lone Pine Koala Sanctuary i Brisbane (http://koala.net/en-au/), donerede hver elskværdig flere af disse prøver til vores undersøgelse.,
ved Hjælp af disse metagenomic datasæt, vi identificerede fælles og specialiserede metaboliske veje i koala og wombat microbiomes, både på eu-niveau (som en pulje af gener) og ved at zoome ind til de enkelte befolkningen genomer. Vi har ligeledes undersøgt mikrobielle samfund medlemskab (gennem 16S rRNA-amplikon sekventering) på tværs af otte koalaer og syv wombats at generalisere vores resultater, ud Phil og Zagget.,
Vi har fundet flere mikrobielle slægter, der deles af koala og wombat at spille bevaret roller i nedværdigende lignocellulose (en fælles ingrediens i både vært kost) og urinstof genanvendelse (en fælles vej i planteædere). Vi identificerede også flere bakteriepopulationer, der var karakteristiske for hver vært, herunder en Synergistaceae-population, der var udbredt blandt undersøgte koalaer og koder for flere veje relateret til nedbrydning af Eukalyptusforbindelser.
En sydlig hår-nosed wombat (ikke Phil)., Wikimedia (Kalyob) – CC-BY-SA
Vores bidrag omfatter en >99% komplet genom for denne Synergistaceae befolkning, som vi forudsige, tjener som en vigtig detoxifier i koala gut fællesskabet. Vi håber, at disse oplysninger vil føre til genomstyret isolering af denne befolkning, som ikke er tæt knyttet til andre sekventerede medlemmer af sin familie og fortjener yderligere undersøgelse.,
ud over bedre videnskabelig forståelse af tarmmikrobiotas rolle i ekstrem diætspecialisering kan dette arbejde føre til metoder til at gendanne tarmmøkologien hos underernærede koalaer opdrættet i fangenskab. Det vil også være interessant at afgøre, om de andre tre australske pungdyr, der spiser eukalyptus, deler fælles mikrobiota, eller om mikrobielle slægter uafhængigt har udviklet sig sammen med hver vært.
tak til PeerJ for at hjælpe med at formidle dette arbejde til et bredt publikum.,
Læs hele undersøgelsen: gen-og genomcentriske analyser af koala-og womombat-fækale mikrobiomer peger på metabolisk specialisering for Eukalyptusfordøjelse
Skriv et svar