het verschil tussen koala-en wombat-poep is niet alleen in vorm! Verschillende microbiële gemeenschappen wijzen erop waarom koala ‘ s in staat zijn om de bladeren van eucalyptusbomen te verteren. Gisteren publiceerden we gen-en genoomgerichte analyses van koala en wombat fecale microbiomen wijzen op metabolische specialisatie voor Eucalyptus spijsvertering door Miriam E. Shiffman, Rochelle M. Soo, Paul G. Dennis, Mark Morrison, Gene W., Tyson, Philip Hugenholtz. Miriam Shiffman geeft hier de achtergrond van de studie en een toegankelijk overzicht van wat deze studie over Wombat en koala spijsvertering ons kan vertellen.
inmiddels hebt u waarschijnlijk gehoord van uw darmflora – de gemeenschap van biljoenen microben die uw spijsverteringskanaal koloniseren. U zou ook hebben gehoord over hoe uw microbiota voeding, gewichtsverlies, allergieën, en zelfs stemming kan beïnvloeden. Maar hoe zou de darmmicrobiota eruit zien bij een dier dat maar één soort voedsel eet? En wat als dit voedsel giftig was voor bijna alle andere dieren?,
Koala ‘ s leven volledig op de bladeren van eucalyptusbomen, die een complexe cocktail van verbindingen bevatten met toxiciteit voor zowel dieren als microben. Van alle zoogdieren is bekend dat alleen de koala en drie andere buidelratten (buidelrat, ringstaartrat en grote zweefdier) Eucalyptus bladeren eten. Koala ‘ s dienen als schoolvoorbeeld om te bestuderen hoe microbiële gemeenschappen in de darm kunnen evolueren zodat hun gastheren kunnen gedijen in een gespecialiseerde voedingsniche.,eerder hebben onderzoekers het microbioom van de koala-darm bestudeerd met behulp van 16S rRNA-sequencing (“wie is er,” maar niet “wat doen ze”) en in vitro-tests met isolaten (“wat doen ze,” maar slechts onder een handvol microben die vatbaar zijn voor kweek in het laboratorium). Anderzijds, is Jachtgeweer metagenomics een revolutionaire methode in microbiële ecologie die toegang tot alle microbiële genomen in een bepaald milieu – met inbegrip van de ongecultiveerde overgrote meerderheid verstrekt.,in 2014 was ik een gast Fulbright scholar aan het Australian Centre for Ecogenomics aan de Universiteit van Queensland. Mijn coauteurs en ik waren goed gesitueerd om dit onderzoek te bevorderen om twee redenen: (1) wonen in Brisbane, we hadden toegang tot veel inheemse Australische buideldieren, en (2) het centrum is gespecialiseerd in sequence-based benaderingen van de ecologie en evolutie van microbiële gemeenschappen, met inbegrip van computationele methoden voor het extraheren van de genomen van individuele microbiële populaties zonder dat ze groeien in het lab.,
Koalas (niet Zagget) at Lone Pine Koala Sanctuary, Brisbane. Credit: Miriam Shiffman CC BY
we besloten vergelijkende metagenomica te gebruiken om de specialisatie van microben in het Koala spijsverteringsstelsel te bestuderen, door het Koala microbioom te vergelijken met dat van zijn naaste levende verwant, de wombat. In tegenstelling tot hun Koala neven, wombats zijn generalistische herbivoren die voornamelijk grassen consumeren en geen Eucalyptus eten., Het zou onethisch zijn om koala ‘ s iets anders te voeren dan eucalyptusbladeren, dus wombats zijn het dichtst bij een natuurlijke “controlegroep” voor niet-Eucalyptus-eters.
hiertoe verzamelden en analyseerden we microbieel DNA uit fecale monsters, die een goede niet-invasieve proxy zijn voor het bestuderen van de darmflora. Zagget the koala en Phil the southern hairy-nosed wombat, beiden woonachtig in Lone Pine Koala Sanctuary in Brisbane (http://koala.net/en-au/), doneerden elk een aantal van deze monsters voor onze studie.,
met behulp van deze metagenomische datasets identificeerden we gedeelde en gespecialiseerde metabole routes in koala en wombat microbiomen, zowel op Gemeenschapsniveau (als een pool van genen) als door in te zoomen op individuele populatiegenomen. We onderzochten ook het microbiële lidmaatschap van de gemeenschap (door middel van 16S rRNA amplicon sequencing) over acht koala ‘ s en zeven wombats om onze resultaten Buiten Phil en Zagget te veralgemenen.,
We vonden verschillende microbiële lijnen die door de koala en wombat worden gedeeld en die een behouden rol spelen bij de afbraak van lignocellulose (een gemeenschappelijk ingrediënt in beide gastheerdiëten) en ureumrecycling (een gemeenschappelijke route bij herbivoren). We identificeerden ook verschillende bacteriële populaties die onderscheidend waren voor elke gastheer, met inbegrip van een Synergistaceae populatie die overwegend was onder onderzochte koala ‘ s en codeert meerdere routes met betrekking tot degradatie van Eucalyptusverbindingen.
, Wikimedia (Kalyob) – CC BY-SA
onze bijdrage omvat een >99% volledig genoom voor deze Synergistaceae populatie, die we voorspellen dient als een belangrijke detoxifier in de koala gut gemeenschap. We hopen dat deze informatie zal leiden tot genoom-gerichte isolatie van deze populatie, die niet nauw verwant is aan andere sequenced leden van zijn familie en verdient verder onderzoek.,naast een beter wetenschappelijk begrip van de rol van de darmmicrobiota in extreme dieetspecialisatie, zou dit werk kunnen leiden tot methoden om de darmecologie van ondervoede koala ‘ s die in gevangenschap zijn opgegroeid, te herstellen. Het zal ook interessant zijn om te bepalen of de andere drie Australische buideldieren die Eucalyptus eten gemeenschappelijke microbiota delen, of dat microbiële afstammelingen onafhankelijk met elke gastheer zijn geëvolueerd.
dank aan PeerJ voor zijn bijdrage aan de verspreiding van dit werk onder een breed publiek.,
Lees de volledige studie: gen – en genoomgerichte analyses van fecale microbiomen van koala en wombat wijzen op metabole specialisatie voor de spijsvertering van Eucalyptus
Geef een reactie