Mikrobiom jelitowy to zróżnicowana społeczność wirusów, bakterii i grzybów, która ma ścisły związek zarówno ze zdrowiem, jak i chorobami. W zależności od ewolucji zwierzęcia, stylu życia i środowiska, każde zwierzę ma unikalną mikroflorę jelitową.

Według wcześniejszych badań zwierzęta trzymane w niewoli mają uszkodzone jelita, co może prowadzić do chorób. Ponieważ urbanizacja człowieka wpływa na ekosystemy na całym świecie, naukowcy są zainteresowani tym, jak może to zmienić mikrobiomy dotkniętych dzikich zwierząt.

Zbieranie mikrobiomu dzikich zwierząt

Naukowcy z USA przyjrzeli się temu zagadnieniu, ustalając, czy dzikie zwierzęta żyjące w miastach i dzikie zwierzęta żyjące na obszarach wiejskich mają różne mikrobiomy jelitowe. Zbadali mikrobiomy jelitowe kilku rodzimych gatunków północnoamerykańskich, w tym wróbli białogłowych, kojotów i różnych gatunków jaszczurek anolisowatych, które występują zarówno na obszarach miejskich, jak i wiejskich.

Aby uzyskać obraz mikrobiomu jelitowego każdego zwierzęcia, zespół połączył DNA z próbek kału. Mikrobiom zawiera wiele różnych gatunków drobnoustrojów, a każdy gatunek ma odrębną sekwencję DNA, która może być wykorzystana do jego identyfikacji, podobnie jak odcisk palca. Warianty sekwencji amplikonu to nazwa nadana tym odciskom palców (ASV). Aby uzyskać obraz mikrobiomu jelitowego każdego zwierzęcia, autorzy szukali ASV w DNA drobnoustrojów z próbek kału.

Ludzki mikrobiom

Naukowcy wykorzystali istniejące wcześniej zbiory danych do skompilowania informacji DNA dla kojotów, wróbli i ludzi.

Zbiór danych kojota obejmował DNA z populacji wiejskich i miejskich odpowiednio w Leduc i Edmonton. Dane z wiejskich i miejskich populacji San Francisco zostały uwzględnione w zbiorze danych wróbli. Zebrali dane dotyczące ludzi z trzech zestawów danych, w tym populacji miejskich, półmiejskich i wiejskich w USA, wiejskich populacji Tybetańczyków i Kamerunu oraz wiejskich populacji Malawi i Wenezueli

Naukowcy wyodrębnili również DNA z kału zebranego od jaszczurek w Puerto Rico. Obejmuje to jaszczurki miejskie w Mayagüez, jaszczurki wiejskie w Maricao, a także jaszczurki półmiejskie w Quemado.

Przejście do bardziej ludzkiego mikrobiomu

Autorzy wykorzystali uczenie maszynowe i metody statystyczne do analizy ASV w każdej populacji zwierząt po skompilowaniu danych DNA. Odkryli, że w porównaniu z ich odpowiednikami na wsi, mikrobiomy miejskich kojotów, wróbli i jaszczurek były bardziej porównywalne z ludzkimi.

Gradient podobieństwa mikrobiomu ludzkiego można było zaobserwować w ASV z jaszczurek żyjących na obszarach miejskich, półmiejskich i wiejskich. Odkrycia te wskazują, że mikrobiomy jelitowe populacji jaszczurek były bardziej podobne do ludzkich, im bliżej obszarów miejskich.

Miejskie wróble, kojoty i mikrobiomy jaszczurek pod pewnymi względami przypominały mikrobiomy ludzi, ale nadal miały więcej cech wspólnych ze swoimi wiejskimi odpowiednikami. Oznaczało to, że chociaż mikrobiomy tych zwierząt były nieco przesunięte w kierunku drobnoustrojów bardziej podobnych do ludzkich, nie przypominały one dokładnie mikrobiomów mieszkańców miast.

Różnorodność mikrobiomu

Autorzy byli również zainteresowani zrozumieniem, jakie zmienne mogły zmienić mikrobiom jelitowy tych zwierząt. Zgodnie z ich teorią mikrobiomy dzikich zwierząt w miastach mogły zyskać lub utracić drobnoustroje, co upodobniło je do ludzi.

Ocenili zmienność i częstotliwość ASV – tych odrębnych mikrobiologicznych odcisków palców – za pomocą analizy statystycznej do pomiaru różnorodności populacji drobnoustrojów w celu zbadania utraty lub przyrostu drobnoustrojów w mikrobiomie każdego gatunku.

Według analizy zespołu, ludzie mieszkający w miastach mieli mniej zróżnicowany mikrobiom jelitowy niż ich wiejscy odpowiednicy. Natomiast miejskie kojoty, wróble i jaszczurki miały bardziej zróżnicowany mikrobiom jelitowy niż populacje wiejskie. Zgodnie z interpretacją tych odkryć dokonaną przez zespół, populacje zwierząt miejskich raczej wzrosły niż zmniejszyły się pod względem drobnoustrojów jelitowych. Odkryli nawet, że jaszczurki nabyły gatunek bakterii, który jest istotnym składnikiem ludzkiego mikrobiomu.

Mikrobiom miejski kontra wiejski

Autorzy przedstawili dwie teorie wyjaśniające, dlaczego ludzie i gatunki dzikich zwierząt miejskich mają podobne mikrobiomy jelitowe. Jednym z nich było to, że mikrobiomy ludzi i dzikich zwierząt mogą być podobne w wyniku presji środowiska miejskiego, takich jak zanieczyszczenie lub zmiany w diecie.

Drugim był wyciek bakteryjny, proces, który może bezpośrednio przenosić ludzki mikrobiom na pobliskie dzikie zwierzęta. Ponieważ jednak miejskie próbki ludzkie i próbki miejskiej dzikiej fauny i flory pochodziły z różnych lokalizacji, autorzy ci nie byli w stanie bezpośrednio przetestować rozprzestrzeniania się bakterii w swoich badaniach.

Według News Medical, rzadko, ale czasami wirusy mogą przenosić się z jednego gatunku na drugi. Nazywa się to zdarzeniem ubocznym, ale może to być również przenoszenie infekcji lub rozprzestrzenianie się patogenu.

Naukowcy postawili hipotezę, że te informacje po raz pierwszy pokazały, że teraz bakterie jelitowe dzikich zwierząt miejskich mogą zmienić się i upodobnić do ludzi.

Następnym krokiem, według nich, będzie ustalenie, w jaki sposób te zmodyfikowane mikrobiomy mogą wpływać na zdrowie dzikich zwierząt. Ponadto zasugerowali, że przyszłe badania przyjrzą się diecie dzikich zwierząt wiejskich i miejskich, aby zrozumieć, w jaki sposób różne pokarmy mogą przyczyniać się do tych zmian w drobnoustrojach jelitowych – RAPORT

Dillard i jego współautorzy opublikowali swój artykuł badawczy w czasopiśmie eLife.