Der Unterschied zwischen Koala poop und wombat poop ist nicht nur in Form! Verschiedene mikrobielle Gemeinschaften weisen darauf hin, warum Koalas die Blätter von Eukalyptusbäumen verdauen können. Gestern veröffentlichten wir die Gen-und Genom-zentrierte Analysen der koala und wombat fäkale microbiomes Punkt der metabolischen Spezialisierung für Eukalyptus Verdauung von Miriam E. Shiffman, Rochelle M. Soo, Paul G. Dennis, Mark Morrison, Gene W., Tyson, Philip Hugenholtz. Hier, Miriam Shiffman bietet Hintergrundinformationen zur Studie und einen zugänglichen Überblick darüber, was diese Studie über Wombat und Koala Verdauung uns sagen kann.
Inzwischen haben Sie wahrscheinlich von Ihrer Darmmikrobiota gehört – der Gemeinschaft von Billionen von Mikroben, die Ihren Verdauungstrakt besiedeln. Möglicherweise haben Sie auch gehört, wie sich Ihre Mikrobiota auf Ernährung, Gewichtsverlust, Allergien und sogar Stimmung auswirken kann. Aber wie würde die Darmmikrobiota bei einem Tier aussehen, das nur eine Art von Nahrung isst? Und was wäre, wenn dieses Essen für fast alle anderen Tiere giftig wäre?,
Koalas bestehen vollständig auf den Blättern von Eukalyptusbäumen, die einen komplexen Cocktail von Verbindungen mit Toxizität für Tiere und Mikroben enthalten. Tatsächlich ist bekannt, dass unter allen Säugetieren nur der Koala und drei andere Beuteltiere (Brushtail Possum, Common Ringtail Possum und Greater Glider) Eukalyptuslaub konsumieren. Koalas dienen also als Lehrbuchbeispiele, um zu untersuchen, wie sich mikrobielle Gemeinschaften im Darm entwickeln können, damit ihre Wirte in einer spezialisierten Ernährungsnische gedeihen können.,
Zuvor haben Forscher das Koala-Darmmikrobiom mit 16S-rRNA-Sequenzierung („Wer ist da“, aber nicht „was machen sie“) und In-vitro-Assays mit Isolaten („Was tun sie?“, aber nur unter einer Handvoll Mikroben, die im Labor kultiviert werden können). Auf der anderen Seite ist Shotgun Metagenomics eine revolutionäre Methode in der mikrobiellen Ökologie, die Zugang zu allen mikrobiellen Genomen in einer bestimmten Umgebung bietet – einschließlich der unkultivierten überwiegenden Mehrheit.,
2014 war ich Fulbright Visiting Scholar am Australian Centre for Ecogenomics der University of Queensland. Meine Co-Autoren und ich waren aus zwei Gründen gut aufgestellt, um diese Forschung voranzutreiben: (1) Wir lebten in Brisbane, hatten Zugang zu vielen einheimischen australischen Beuteltieren, und (2) Das Zentrum ist auf sequenzbasierte Ansätze zur Ökologie und Evolution von mikrobiellen Gemeinschaften spezialisiert, einschließlich Rechenmethoden zur Extraktion der Genome einzelner mikrobieller Populationen, ohne sie im Labor anbauen zu müssen.,
Koalas (nicht Zagget) in Lone Pine Koala Sanctuary, Brisbane. Credit: Miriam Shiffman CC BY
Wir beschlossen, vergleichende Metagenomik zu verwenden, um die Spezialisierung von Mikroben im Koala-Verdauungssystem zu untersuchen, indem wir das Koala-Mikrobiom mit dem seines nächsten lebenden Verwandten, dem Wombat, vergleichen. Im Gegensatz zu ihren Koala-Cousins sind Wombats generalistische Pflanzenfresser, die hauptsächlich Gräser konsumieren und keinen Eukalyptus essen., Es wäre unethisch, Koalas alles andere als Eukalyptusblätter zu füttern, so dass Wombats einer natürlichen „Kontrollgruppe“ für Nicht-Eukalyptusfresser am nächsten kommen können.
Zu diesem Zweck haben wir mikrobielle DNA aus Stuhlproben gesammelt und analysiert, die ein guter nichtinvasiver Proxy für die Untersuchung der Darmmikrobiota sind. Zagget the Koala und Phil the southern hairy-nosed wombat, beide Bewohner des Lone Pine Koala Sanctuary in Brisbane (http://koala.net/en-au/), spendeten jeweils gnädig mehrere dieser Proben für unsere Studie.,
Mithilfe dieser metagenomischen Datensätze identifizierten wir gemeinsame und spezialisierte Stoffwechselwege in Koala – und Wombat-Mikrobiomen, sowohl auf Gemeinschaftsebene (als Pool von Genen) als auch durch Zoomen auf einzelne Populationsgenome. Wir haben auch die Mitgliedschaft in der mikrobiellen Gemeinschaft (durch 16S rRNA Amplicon Sequencing) in acht Koalas und sieben Wombats befragt, um unsere Ergebnisse über Phil und Zagget hinaus zu verallgemeinern.,
Wir fanden mehrere mikrobielle Linien, die von Koala und Wombat geteilt wurden und die eine konservierte Rolle beim Abbau von Lignocellulose (ein häufiger Bestandteil in beiden Wirtsdiäten) und Harnstoffrecycling (ein häufiger Weg bei Pflanzenfressern) spielen. Wir identifizierten auch mehrere Bakterienpopulationen, die für jeden Wirt charakteristisch waren, einschließlich einer Synergistaceae-Population, die bei befragten Koalas vorherrschte und für mehrere Wege im Zusammenhang mit dem Abbau von Eukalyptusverbindungen codiert.
A southern hairy-nosed wombat (nicht Phil)., Wikimedia (Kalyob) – CC BY-SA
Unser Beitrag enthält ein >99% vollständiges Genom für diese Synergistaceae-Population, von der wir vorhersagen, dass sie als Schlüsselentgifter in der Koala-Darm-Community dient. Wir hoffen, dass diese Informationen zu einer genomgesteuerten Isolierung dieser Population führen werden, die nicht eng mit anderen sequenzierten Familienmitgliedern verwandt ist und weitere Untersuchungen erfordert.,
Über ein besseres wissenschaftliches Verständnis der Rolle der Darmmikrobiota bei der Spezialisierung auf extreme Ernährung hinaus könnte diese Arbeit zu Methoden führen, um die Darmökologie unterernährter Koalas wiederherzustellen, die in Gefangenschaft aufgewachsen sind. Es wird auch interessant sein zu bestimmen, ob die anderen drei australischen Beuteltiere, die Eukalyptus fressen, eine gemeinsame Mikrobiota haben oder ob sich mikrobielle Linien unabhängig voneinander mit jedem Wirt entwickelt haben.
Vielen Dank an PeerJ für die Verbreitung dieser Arbeit an ein breites Publikum.,
Lesen Sie die vollständige Studie: Gen – und genomzentrierte Analysen von Koala – und Wombat-fäkalen Mikrobiomen weisen auf eine metabolische Spezialisierung für die Eukalyptusverdauung hin
Schreibe einen Kommentar