Ingen mikrober? Ikke noe problem for caterpillarer

Anonim

Mikrobiomet virker allestedsnærværende: mennesker og mange andre arter stole på milliarder av små organismer i deres tarm for å hjelpe til med fordøyelsen, stoffskiftet og andre funksjoner. Nå forsker forskere ved University of Colorado Boulder ideen om at mikrobiomet er universell blant dyr.

Caterpillars har langt mindre bakterier og sopp som bor i tarmen enn andre dyr, og mikroberene som er inne i dem, synes å mangle noen identifiserbar rolle, bortsett fra noen ganger forårsaker sykdom. De overraskende funnene viser at denne mangfoldige gruppen av insekter kanskje ikke trenger mikrober, og kan føre til nye funn om omfanget og rollen av bosatt mikrobielle samfunn hos dyr.

Funnene ble utgitt i dag i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences .

"I mikrobiomarket er det denne herskende forutsetningen om at alle dyr har bosatt mikrobiom, " sa Tobin Hammer, doktorgradskandidat i CU Boulder Institutt for økologi og evolusjonær biologi. "Da jeg startet prosjektet, ventet jeg ikke at det skulle vise seg slik."

Hammer var nysgjerrig på mikroberens rolle i larver. Ordren Lepidoptera, med noen 180.000 arter av sommerfugler og møller, er godt studert, men forskerne var ikke sikre på om caterpillarer har noen mikrobielle partnere. Slike symbionter er vanlige i plantelevende dyr. som ofte trenger hjelp med å fordøye tøffe, fibrøse planter. Hammer mente at plantelevende larver også kan være vertskap for et samfunn av bakterier og sopp.

Hammer og hans samarbeidspartnere samlet fekale prøver fra larver i Colorado, Arizona, New Hampshire, Massachusetts og Costa Rica. De hentet DNA fra disse dråpene, og fra et blad fra planten som larven smelte på. Forskerne brukte også andre dyrs avføring for sammenligning, inkludert prøver funnet på feltsteder og i laboratoriet.

Sammenlignet med de andre dyrene hadde larver omtrent 50 000 ganger færre mikrober. Hvis menneskets tarm er som en regnskog når det gjelder mikrobiell overflod, sier Hammer, larvsmut som en ørken.

Det meste av det mikrobielle DNA som forskerne fant inne i caterpillene, matchet mikroberene som ble funnet på plantebladet, og antyder at mikroberene hovedsakelig ble inntatt fra omgivelsene. I motsetning til dette, har andre dyr mikrobielle samfunn som er langt mer forskjellig fra deres miljø.

For å se om de sparsomme mikroberene i larvmuskelen hadde en rolle, utførte forskerne et andre eksperiment. De reiste larver i plastposer, og sprøyte maten med antibiotika for å drepe alt som levde i deres tarm. De antibiotikafedte larver vokste og utviklet seg til voksne uten noen hindring, tilsynelatende uhindret av mangel på mikrober. I andre insekter har lignende eksperimenter forårsaket stunted vekst og død.

"Caterpillars opererer fundamentalt annerledes enn mange andre dyr, " sa Hammer.

Forskningen antyder at det kan være avvei for hosting av en mikrobiom. Mikrober kan leke næringsstoffer fra verten, og kan bevege seg fra å være allierte til sykdomsfremkallende. De kan også gjøre sin vert sårbar. For eksempel, hvis caterpillere stole på mikrober, kan det være mulig å målrette gut symbionter i avdekkende larver med spesielle plantevernmidler. Caterpilleren, med sin enkle livsstil for kontinuerlig å spise, kan ganske enkelt ikke ha nytte av noen mikrober.

Mens det er noen bevis på at sommerfugler har flere mikrober enn caterpillarer, er fordelen til sommerfuglen fortsatt uklart. Hammer planlegger å undersøke dette forholdet i fremtiden, og håper funnene vil føre til flere funn av unike eller fraværende mikrobiomer. Han spekulerer på at andre forskere har funnet lignende resultater i fortiden, men rapporterte ikke dem, og trodde de var unøyaktige.

I bredere grad presser forskningen forskere til å vurdere kostnadene og fordelene ved en mikrobiom og hvorfor en organisme kan vedta et mikrobielt samfunn.

"Jeg tror det vil oppmuntre oss til å revurdere hvor mangfoldige disse dyrmikrobielle foreningene egentlig er, " sa Hammer.

menu
menu