» » Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества

Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества


Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества

Лесной хомяк Брайанта Neotoma bryanti — объект исследований в обсуждаемой работе. Фото с сайта cameratrapcodger.blogspot.com


Микробы, живущие в переднем отделе кишечника травоядных животных, видимо, играют важную роль в детоксикации (обезвреживании) ядовитых веществ, которые содержатся в тканях поедаемых растений. Изучение двух видов грызунов из семейства хомяков, Neotoma bryanti и Neotoma lepida, показало, что состав микробных сообществ их кишечника зависит от того, происходят ли эти зверьки из тех районов, где значительную часть их рациона составлял кустарник Larrea tridentata. Смолистые вещества, содержащиеся на поверхности листьев этого растения, токсичны, но микрофлора кишечника грызунов как-то справляется с их переработкой. В ответ на добавление к пище препарата из смолы Larrea состав микрофлоры кишечника двух видов становится более сходным.

Животные, питающиеся растительной пищей, неизбежно сталкиваются с целым рядом серьезных трудностей. Во-первых, растительные ткани бедны азотом (в животных тканях этого элемента содержится больше). Во-вторых, значительная часть массы растений — это целлюлоза и лигнин, сложные полимеры, справиться с которыми ферменты самих животных не могут. В-третьих, растения вырабатывают вещества (так называемые продукты вторичного метаболизма), которые часто оказываются в той или иной мере токсичными для поедающих их животных (иногда животным даже приходится полностью исключить их потребление). Преодолеть эти трудности порой можно только с помощью бактерий, живущих в пищеварительном тракте. Они вырабатывают некоторые нужные животным вещества, переваривают клетчатку и к тому же, по-видимому, способны снижать токсичное воздействие вторичных метаболитов растений.

Данные, полученные на насекомых, свидетельствуют о реальности детоксикации пищи, осуществляемой бактериями, но на млекопитающих подобных исследований не проводилось.

Чтобы восполнить этот пробел, Кевин Коль (Kevin D. Kohl) и Дениз Диринг (M. D. Dearing) с кафедры биологии Университета Юты (Солт-Лейк-Сити, Юта, США) изучали микробное сообщество кишечника двух видов мелких грызунов из семейства хомяков — лесного хомяка Брайанта Neotoma bryanti и пустынного хомяка Neotoma lepida. Эти два вида произошли от общего предка и, согласно молекулярно-генетическим данным, дивергировали (разошлись) 1,6 миллионов лет назад. Какая растительность тогда служила им основной пищей, неизвестно, но позднее, по крайней мере в течение 40 тыс. лет, доминирующим кустарником в местах их обитания были можжевельники (Juniperus spp.). Затем, примерно 17 тыс. лет назад, вследствие изменения климата растительность претерпела серьезные изменения: на значительной части ареалов этих грызунов стал доминировать агрессивно распространяющий кустарник ларрея Larrea tridentata (см. также Ларрея трехзубчатая). Листья ларреи покрыты смолистым веществом (состоящим в основном из фенольных соединений), которое для многих грызунов токсично. Поскольку область распространения ларреи только частично перекрывает ареалы хомяков N. bryanti и N. lepida, исследователи могли отдельно изучать группировки «наивных» (naive) особей, то есть тех, которые не сталкивались ранее с ларреей, а питались другой растительностью, и группировки «бывалых» (experienced) особей, обитавших в районах массового произрастания ларреи и в большом количестве ее потреблявших.


Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества

Пустынный хомяк Neotoma lepida. Фото с сайта www.redcliffsdesertreserve.com


В задачу работы входило изучение микрофлоры переднего отдела кишечника, поскольку предполагалось, что именно там должны обитать бактерии, которые участвуют в детоксикации пищи, поступающей затем в средний и задний отдел пищеварительного тракта. Кроме того, исследователей интересовало, как реагирует на изменение состава пищи микрофлора кишечника у «наивных» и «бывалых» особей.


Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества

Кусты ларреи (Larrea tridentata) в пустыне в Аризоне. Фото: © Brad Boyle, 2006 с сайта www.plantsystematics.org


Зверьков отлавливали в природе и кормили в течение 8 дней молотым кормом для кроликов. Затем часть особей в течение 3 дней получала корм, к которому добавляли препарат, приготовленный из смолы Larrea tridentata. Анализ микробного сообщества переднего отдела кишечника проводили, секвенируя его содержимое. По результатам секвенирования выделяли «операционные таксономические единицы» (operational taxonomic units), которые с некоторой натяжкой можно рассматривать как аналоги видов. Таких единиц оказалось более 4 тысяч. Кроме того, различали ряд крупных отделов бактерий, не всегда имеющих четкий таксономический статус, но представляющих собой отдельные филетические линии: например, Firmicutes (доминирующая группа), Bacteriodites, Actinobacteria, TM7, Proteobacteria, и др.


Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества

Микробы в кишечнике травоядных нейтрализуют токсические вещества

Состав основных групп бактерий верхнего отдела кишечника у изученных грызунов — Neotoma bryanti и Neotoma lepida. Слева: контроль — на пище, не содержащей вторичных метаболитов ларреи. Справа: результат кормления в лаборатории пищей, содержащей вторичные метаболиты ларреи (смолу). Naïve — представители группы «наивных» особей, происходящих из мест, где нет ларреи. Exper. — представители группы «бывалых», происходящих из мест, где ларрея — доминирующий кустарник. Из обсуждаемой статьи в Ecology Letters


Сравнение микробных сообществ двух видов хомяков, не потреблявших ларрею, выявило определенные различия: у N. lepida по сравнению с N. bryanti несколько меньше бактерий группы Firmictus, но больше Bacteroides и Actinobacteria. Когда в корм зверькам добавляли смолу ларреи, то у N. lepida каких-либо существенных изменений в составе бактерий не было, а вот микробное сообщество N. bryanti стало напоминать то, что характерно для N. lepida (независимо от того, происходили ли зверьки из группировок «наивных» или «бывалых»).

Авторы исследования приходят к нескольким выводам.

Во-первых, судя по микробному составу переднего отдела кишечника, этот отдел действительно служит для детоксикации потребляемой животным пищи.

Во-вторых, изменение диеты не приводит к радикальным изменениям в составе микробных сообществ кишечника. Это означает, что для хомяковых решающим фактором при формировании этих микробных сообществ был прошлый опыт, результаты которого закреплены в ходе эволюции. В то же время, у растительноядных насекомых, для которых, как говорилось выше, показана детоксикация пищи с помощью микроорганизмов, состав микробиома зависит от диеты и не передается по наследству. Видимо, это связано с тем, что млекопитающие получают свой микробиом от матерей, в то время как насекомые «нарабатывают» его сами.

Наконец, в-третьих, несмотря на то, что диета не меняла радикально микробный состав кишечника, но всё же у «бывалых» зверьков наблюдалось большее изменение микробиома в ответ на появление в диете смолы ларреи, чем у «наивных». Из этого исследователи делают достаточно очевидный вывод, что более широкая диета позволяет животным с большей эффективностью использовать в своем рационе новые виды растений, в том числе, и выделяющие токсины.

Источник: Kevin D. Kohl, M. D. Dearing. Experience matters: prior exposure to plant toxins enhances diversity of gut microbes in herbivores // Ecology Letters. 2012. Article first published online 20 Jun 2012. DOI: 10.1111/j.1461-0248.2012.01822.x.

Алексей Гиляров


05 октябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Бактерия превращается из симбионта в паразита, обратимо меняя свой геном

Светящаяся бактерия Photorhabdus живет попеременно то в круглых червях, где она выступает в роли полезного сожителя, то в насекомых, для которых она — смертельный патоген. Микробы превращаются из

Уменьшение видового разнообразия приводит к снижению первичной продукции в экосистемах

Анализ результатов множества отдельных экспериментов позволил рассчитать изменение средних значений первичной продукции в экосистемах при изменении видового богатства в них. Оказалось, что

Микрофлора кишечника влияет на предрасположенность к аутоиммунным заболеваниям

Группа ученых из Канады, США, Германии и Швейцарии показала прямую связь между составом микрофлоры кишечника и уровнем половых гормонов у мышей, предрасположенных к аутоиммунному диабету первого

Среди перьевых клещей нашлись и полезные для птиц

Перьевые клещи — разнообразная и многочисленная группа симбионтов птиц. Часть из них — ярко выраженные паразиты, но для большинства характер взаимоотношений с хозяевами не установлен. Исследование
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Камеры заднего видаКалькулятор тарифов Яндекс на таксиОсновные преимущества керамической плиткиАвтосвет, нюансы ремонта и обслуживанияЭкстрасенсы помогают следствию в раскрытии преступленийВьетнамские дети попрыгали через мертвую змею вместо скакалкиСамостоятельные путешествия, что важно знатьНа реке Генхе в Китае появился редкий вращающийся ледяной диск