skillnaden mellan koala poop och wombat poop är inte bara i form! Olika mikrobiella samhällen pekar på varför koalas kan smälta bladen av eukalyptusträd. Igår publicerade vi gen-och genomcentrerade analyser av koala och wombat fekala mikrobiom pekar på metabolisk specialisering för eukalyptus digestion av Miriam E. Shiffman, Rochelle M. Soo, Paul G. Dennis, Mark Morrison, Gene W., Tyson, Philip Hugenholtz. Här ger Miriam Shiffman bakgrund till studien och en tillgänglig översikt över vad denna studie om wombat och koala digestion kan berätta för oss.
nu har du förmodligen hört talas om din tarmmikrobiota – samhället av trillioner mikrober som koloniserar ditt matsmältningsorgan. Du kanske också har hört talas om hur din microbiota kan påverka näring, viktminskning, allergier och till och med humör. Men hur skulle tarmmikrobiotan se ut i ett djur som bara äter en typ av mat? Och vad händer om denna mat var giftig för nästan alla andra djur?,
Koalas lever helt på bladen av eukalyptusträd, som innehåller en komplex cocktail av föreningar med toxicitet för både djur och mikrober. I själva verket, bland alla däggdjur, endast koala och tre andra pungdjur (brushtail possum, vanlig ringtail possum, och större segelflygplan) är kända för att konsumera eukalyptus bladverk. Så, koalas tjänar som läroboksexempel för att studera hur mikrobiella samhällen i tarmen kan utvecklas för att låta sina värdar trivas i en specialiserad kostnisch.,
tidigare har forskare studerat Koala gut microbiomen med 16S rRNA-sekvensering (”vem är där”, men inte ”vad gör de”) och in vitro-analyser med isolat (”vad gör de”, men bara bland en handfull mikrober som är mottagliga för odling i laboratoriet). Å andra sidan är shotgun metagenomics en revolutionerande metod i mikrobiell ekologi som ger tillgång till alla mikrobiella genom i en given miljö – inklusive den okulturerade stora majoriteten.,
2014 var jag en besökande Fulbright-forskare vid Australian Centre for Ecogenomics vid University of Queensland. Mina medförfattare och jag var väl belägna för att främja denna forskning av två skäl: (1) bor i Brisbane, vi hade tillgång till många inhemska australiska pungdjur, och (2) centret specialiserar sig på sekvensbaserade metoder för ekologi och utveckling av mikrobiella samhällen, inklusive beräkningsmetoder för att extrahera genomen hos enskilda mikrobiella populationer utan att behöva odla dem i labbet.,
Koalas (Ej Zagget) vid Lone Pine Koala Sanctuary, Brisbane. Credit: Miriam Shiffman CC BY
vi bestämde oss för att använda jämförande metagenomics för att studera specialiseringen av mikrober i Koala matsmältningssystemet, genom att jämföra koala microbiomen med dess närmaste levande släkting, wombat. Till skillnad från deras Koala kusiner är wombats generalistiska växtätare som huvudsakligen konsumerar Gräs och äter inte eukalyptus., Det skulle vara oetiskt att mata koalas allt annat än eukalyptusblad, så wombats är det närmaste vi kan komma till en naturlig ”kontrollgrupp” för icke-eucalypt-eaters.
för detta ändamål samlade vi och analyserade mikrobiellt DNA från fekala prover, vilket är en bra icke-invasiv proxy för att studera tarmmikrobiotan. Zagget koala och Phil södra hårig-nosed wombat, båda hemmahörande på Lone Pine Koala Sanctuary i Brisbane (http://koala.net/en-au/), varje generöst donerat flera av dessa prover för vår studie.,
med hjälp av dessa metagenomiska dataset identifierade vi delade och specialiserade metaboliska vägar i koala och wombat microbiom, både på gemenskapsnivå (som en grupp av gener) och genom att zooma in till enskilda populationsgenom. Vi undersökte också mikrobiellt samhällsmedlemskap (genom 16S rRNA amplicon-sekvensering) över åtta koalas och sju wombats för att generalisera våra resultat bortom Phil och Zagget.,
Vi hittade flera mikrobiella linjer som delas av koala och wombat som spelar bevarade roller i förnedrande lignocellulosa (en vanlig ingrediens i både värddieter) och urea återvinning (en vanlig väg i växtätare). Vi identifierade också flera bakteriepopulationer som var särskiljande för varje värd, inklusive en Synergistaceae-population som var utbredd bland undersökta koalor och kodar för flera vägar relaterade till nedbrytning av Eukalyptusföreningar.
en sydlig Hårig-nosed wombat (inte Phil)., Wikimedia (Kalyob) – CC BY-SA
vårt bidrag inkluderar ett >99% fullständigt genom för denna Synergistaceae-population, som vi förutspår fungerar som en viktig avgiftningsmedel i Koala gut-samhället. Vi hoppas att denna information kommer att leda till genomstyrd isolering av denna befolkning, som inte är nära relaterad till andra sekvenserade familjemedlemmar och förtjänar ytterligare studier.,
utöver bättre vetenskaplig förståelse av tarmmikrobiotas roll i extrem dietspecialisering kan detta arbete leda till metoder för att återställa tarmekologin hos undernärda koalas uppvuxna i fångenskap. Det kommer också att vara intressant att avgöra om de andra tre australiska pungdjur som äter eukalyptus delar gemensamma microbiota, eller om mikrobiella lineages har självständigt utvecklats tillsammans med varje värd.
Tack till PeerJ för att hjälpa till att sprida detta arbete till en bred publik.,
Läs hela studien: gen-och genomcentrerade analyser av koala och wombat fekala mikrobiom pekar på metabolisk specialisering för eukalyptus matsmältning
Lämna ett svar