Тобин Хаммер с коллегами из Колорадского университета обнаружили, что гусеницы прекрасно обходятся без кишечных симбионтов. Это опровергает общепринятое мнение, что не существует животных без микроорганизмов-симбионтов. Исследование опубликовано в PNAS.

В кишечнике многих животных обитает огромное количество микроорганизмов-симбионтов, которые оказывают полезное и важное влияние на биологию хозяина,  сообщество таких микроорганизмов называют микробиомом. Микробиом способен регулировать развитие животных, иммунитет и обмен веществ. До сих пор считалось, что наличие микробных симбиозов являются универсальными для всех животных. Однако, американские исследователи нашли группу животных, с которыми все оказалось не так однозначно. Они исследовали отряд Чешуекрылых (Lepidoptera) — одну из крупнейших групп насекомых, ключевой компонент большинства наземных пищевых цепей и необычайно разнообразный по представителям отряд.

Тобин Хаммер с коллегами сфокусировались на гусеничной стадии развития Чешуекрылых. Стадия гусеницы может длиться от нескольких недель до нескольких лет и по мере роста гусеницы несколько раз линяют. По окончанию своего развития гусеница превращается в куколку, из которой появляется взрослая бабочка. На протяжении своей жизни гусеница интенсивно питается, запасая питательные вещества для последующего развития. Гусеницы большинства видов питаются зелеными частями растений, отдельные виды хищничают. Существуют некоторые травоядные насекомые у которых был определен микробиом, роль которого дополнить недостающие питательные вещества, нейтрализовать токсины или переварить растительные клеточные стенки. У гусеницы простая морфология кишечника и быстрая скорость пищеварения, поэтому, вероятно, микроорганизмы не могут надолго «задержаться» в кишечнике гусеницы. Микроскопические исследования подтвердили предположение, что в кишечнике гусениц наблюдался минимальный микробный рост. Однако, анализ ДНК показал неоднозначные результаты, в некоторых исследованиях сообщается о чрезвычайно богатом сообществе бактерий.

Хаммер с коллегами проанализировали последовательность гена 16S рибосомальной РНК микробиомов 124 видов активно кормящихся гусениц в Коста-Рике и Соединенных Штатах. Также был исследованы 24 дополнительных вида насекомых, птиц и млекопитающих, которые, как ожидалось, имели функциональные микробиомы. По сравнению с другими насекомыми и позвоночными, которые были проанализированы с использованием тех же методов, микроорганизмов, обнаруженные в гусеницах, были необычно мало и состав микробиома сильно варьировался среди отдельных насекомых. Авторы статьи пришли к выводу, что обнаруженные в кишечнике микроорганизмы были не постоянными «жителями», а скорее «временными жильцами», поэтому у гусениц нет кишечного микробиома.

Разнообразие микробиома в кишечнике разных видов. Цветные кружки – гусеницы, серые треугольники – птицы, серые кружки – насекомые, серые квадраты – млекопитающие

Наличие микробиома в кишечнике разных видов. Цветные кружки – гусеницы, серые треугольники – птицы, серые кружки – насекомые, серые квадраты – млекопитающие Hammer et al., 2017 / PNAS

Как оказалось, гусеницы не столь уникальны в отсутствии постоянного микробиома. Микробиомы палочника, гусениц пилильщиков, сапрофаговой мухи, паразитического конского червя, листового жука и некоторых муравьев также очень обедненные. Фактически, данные Хаммера свидетельствуют о том, что у черной казарки (Branta bernicla) и у коричневой летучей мыши (Myotis lucifugus) также минимально представленный кишечный микробиом. Поскольку гусеницы, как видно, не единственный пример относительной автономии от кишечных симбионтов, степень зависимости от микроборганизмов является недооцененной, но, вероятно, важным аспектом биологического разнообразия животных.

Роли микробиома в жизни животных посвящено в последнее время огромное количество исследований.

Исследователи из Медицинской школы Гарвардского университета выяснили, чем кишечный микробиом марафонцев отличается микробиома обычных людей. А группа исследователей установила связь между задержкой роста детей и кишечным микробиомом.

Автор: Лилия Фахранурова