różnica między kupą koala a kupą wombat jest nie tylko w kształcie! Różne społeczności mikrobiologiczne wskazują, dlaczego koale są w stanie trawić liście drzew eukaliptusowych. Wczoraj opublikowaliśmy analizy genowe i genomowe mikrobiomów kału koala i Wombat wskazują na specjalizację metaboliczną dla trawienia eukaliptusa Miriam E. Shiffman, Rochelle M. Soo, Paul G. Dennis, Mark Morrison, Gene W., Philip Hugenholtz Tutaj Miriam Shiffman zapewnia tło do badania i dostępny przegląd tego, co to badanie na trawienie Wombat i koala może nam powiedzieć.
już prawdopodobnie słyszałeś o swojej mikrobiocie jelitowej – społeczności bilionów drobnoustrojów, które kolonizują twój przewód pokarmowy. Być może słyszałeś również o tym, jak twoja mikrobiota może wpływać na odżywianie, utratę wagi, alergie, a nawet nastrój. Ale jak wyglądałaby mikrobiota jelitowa u zwierzęcia, które je tylko jeden rodzaj pokarmu? A co, jeśli to jedzenie było toksyczne dla prawie wszystkich innych zwierząt?,
koale żywią się wyłącznie liśćmi drzew eukaliptusowych, które zawierają kompleks związków toksycznych dla zwierząt i drobnoustrojów. W rzeczywistości, wśród wszystkich ssaków, tylko koala i trzy inne torbacze (OPOS brushtail, OPOS ringtail i większy szybowiec) są znane z spożywania liści eukaliptusa. Tak więc koale służą jako podręcznikowe przykłady do badania, w jaki sposób społeczności drobnoustrojów w jelitach mogą ewoluować, aby umożliwić ich gospodarzom rozwój w wyspecjalizowanej niszy dietetycznej.,
wcześniej naukowcy badali mikrobiom jelitowy koala przy użyciu sekwencjonowania 16S rRNA („kto tam jest”, ale nie „co robią”) i testów in vitro z izolatami („co robią”, ale tylko wśród garstki drobnoustrojów, które są podatne na hodowlę w laboratorium). Z drugiej strony, metagenomika shotgun jest rewolucyjną metodą w ekologii drobnoustrojów, która zapewnia dostęp do wszystkich genomów drobnoustrojów w danym środowisku-w tym niezrównoważonej większości.,
w 2014 roku byłem stypendystą Fulbrighta w Australian Centre for Ecogenomics na University of Queensland. Moi współautorzy i ja byliśmy dobrze usytuowani, aby kontynuować te badania z dwóch powodów: (1) mieszkając w Brisbane, mieliśmy dostęp do wielu rodzimych torbaczy Australijskich, i (2) Centrum specjalizuje się w sekwencji oparte podejścia do ekologii i ewolucji społeczności drobnoustrojów, w tym metod obliczeniowych do ekstrakcji genomów poszczególnych populacji drobnoustrojów bez potrzeby hodowania ich w laboratorium.,
Koalas (nie Zagget) w Lone Pine Koala Sanctuary, Brisbane. Kredyt: Miriam Shiffman CC BY
my decydować porównywać metagenomics studiować specjalizacja drobnoustroje w Koala trawiennym systemie, porównując koala microbiome do ten jego najbliższy żywy krewny, wombat. W przeciwieństwie do swoich kuzynów koala, wombaty są ogólnikowymi roślinożercami, które spożywają głównie trawy i nie jedzą eukaliptusa., Nieetyczne byłoby karmienie koali niczym innym niż liśćmi eukaliptusa, więc wombaty są najbliżej naturalnej „grupy kontrolnej” dla nie-eukaliptusów.
w tym celu zebraliśmy i przeanalizowaliśmy mikrobiologiczne DNA z próbek kału, które są dobrym nieinwazyjnym pełnomocnikiem do badania mikrobioty jelitowej. Zagget the koala i Phil the southern hairy-nosed wombat, obaj mieszkańcy Lone Pine Koala Sanctuary w Brisbane (http://koala.net/en-au/), każdy łaskawie podarował kilka z tych próbek do naszego badania.,
korzystając z tych metagenomicznych zbiorów danych, zidentyfikowaliśmy wspólne i wyspecjalizowane szlaki metaboliczne w mikrobiomach koala i Wombat, zarówno na poziomie społeczności (jako Pula genów), jak i powiększając do indywidualnych genomów populacji. Zbadaliśmy również członkostwo społeczności mikrobiologicznej (poprzez sekwencjonowanie amplikonów rRNA 16S) w ośmiu koalach i siedmiu wombatach, aby uogólnić nasze wyniki poza Philem i Zaggetem.,
znaleźliśmy kilka linii drobnoustrojów wspólnych przez koala i wombat, które odgrywają zachowaną rolę w degradacji lignocelulozy (wspólny składnik w diecie żywiciela) i recyklingu mocznika (wspólny szlak u roślinożerców). Zidentyfikowaliśmy również kilka populacji bakterii, które były charakterystyczne dla każdego gospodarza, w tym populację Synergistaceae, która była powszechna wśród badanych koali i koduje wiele szlaków związanych z degradacją związków eukaliptusa.
Południowy włochaty wombat (nie Phil)., Wikimedia (Kalyob) – CC BY-SA
nasz wkład obejmuje > 99% kompletny Genom dla tej populacji Synergistaceae, który przewidujemy, służy jako kluczowy detoksykator w społeczności Koala gut. Mamy nadzieję, że informacje te doprowadzą do ukierunkowanej na Genom izolacji tej populacji, która nie jest blisko spokrewniona z innymi zsekwencjonowanymi członkami jej rodziny i zasługuje na dalsze badania.,
poza lepszym naukowym zrozumieniem roli mikrobioty jelitowej w ekstremalnej specjalizacji dietetycznej, praca ta może prowadzić do metod przywracania ekologii jelitowej niedożywionych koali hodowanych w niewoli. Interesujące będzie również ustalenie, czy pozostałe trzy australijskie torbacze, które jedzą eukaliptusy, mają wspólną mikrobiotę, czy też linie mikrobiologiczne niezależnie ewoluowały z każdym gospodarzem.
podziękowania dla PeerJ za pomoc w rozpowszechnieniu tej pracy wśród szerokiego grona odbiorców.,
Czytaj całość badania: analizy genomowe i genomowe mikrobiomów kału koala i Wombat wskazują na specjalizację metaboliczną trawienia eukaliptusa
Dodaj komentarz