Эти микроскопические попутчики все вместе называются микробиомом. Осознание того, что каждый вид растений и животных сопровождается отличительным микробиомом, — это давняя новость. Но доказательства того воздействия, которое эти микробы оказывают на своих хозяев, продолжают быстро расти в самых разных областях — от развития мозга до пищеварения, защиты от инфекции и создания запахов тела.Теперь, вопреки современным научным представлениям, кажется, что наши микробные компаньоны играют важную роль в эволюции.
Новое исследование, опубликованное в Интернете 18 июля журналом Science, предоставило прямые доказательства того, что эти микробы могут способствовать возникновению новых видов за счет снижения жизнеспособности гибридов, полученных между самцами и самками разных видов.Это исследование предоставляет самые убедительные на сегодняшний день доказательства противоречивой гологеномной теории эволюции, которая предполагает, что объектом естественного отбора Дарвина является не только индивидуальный организм, как он предполагал, но и организм плюс связанное с ним микробное сообщество. (Хологеном охватывает геном хозяина и геномы его микроскопических симбиотов.)«Это было предложение с высоким риском. В этой области ожидали, что происхождение видов в основном обусловлено генетическими изменениями в ядре.
Наше исследование демонстрирует, что и ядерный геном, и микробиом должны рассматриваться в единой системе видообразования. ", — сказал доцент биологических наук Сет Борденштейн, который проводил исследование вместе с докторантом Робертом Брукером.Они провели свое исследование с использованием трех видов жемчужной осы Насония.
Эти крошечные осы размером со спичку паразитируют на мясных мухах и других мухах-вредителях, что делает их полезными для биологической борьбы.«Микробиом ос состоит из 96 различных групп микроорганизмов», — сказал Брукер.
Два из использованных ими видов (N. giraulti и N. longicornis) разошлись только около 400 000 лет назад, так что они имеют близкое генетическое родство. Эта близость также отражается в их микробиомах, которые очень похожи. Третий вид (N. vitripennis), с другой стороны, разошелся около миллиона лет назад, поэтому есть большие различия как в его геноме, так и в микробиоме, пояснил он.Смертность гибридных потомков от двух близкородственных видов была относительно низкой, около 8 процентов, в то время как смертность гибридных потомков между ними и N. vitripennis была довольно высокой, более 90 процентов, установили исследователи.
«Микробиомы жизнеспособных гибридов были очень похожи на микробиомы их родителей, но микробиомы тех, которые не выжили, выглядели хаотичными и совершенно разными», — сообщил Брукер.Исследователи показали, что несовместимости, убивающие гибриды, имели микробную основу, выращивая ос в среде, свободной от микробов.
Они были удивлены, обнаружив, что стерильные гибриды выживают так же хорошо, как и чистокровные личинки. Но когда они дали стерильным гибридам кишечные микробы от обычных гибридов, их выживаемость резко упала.
«Наши результаты переводят полемику о гологеномной эволюции от идеи к наблюдаемому явлению», — сказал Борденштейн. «Вопрос уже не в том, существует ли гологеном, а в том, насколько он распространен?»Это исследование было поддержано наградой DEB 1046149 программы «Измерения биоразнообразия» Национального научного фонда.