Бактерии, которые изучили исследователи, направляют раннее развитие нашего кишечника, тренируют нашу иммунную систему для борьбы с патогенами и могут даже влиять на наше настроение и поведение.Исследование, в котором участвовала международная группа ученых, возглавили Говард Охман, профессор интегративной биологии Техасского университета в Остине, и Эндрю Меллер, бывший аспирант Университета штата Остин, в настоящее время доктор наук в Университете им. Калифорния, Беркли.«Удивительно, что наши кишечные микробы, которые мы могли получить из многих источников в окружающей среде, на самом деле эволюционировали внутри нас в течение столь долгого времени», — говорит Охман, отмечая, что микробы передаются от сотен тысяч принимающие поколения.
Ученые обнаружили, что по мере того как люди и африканские человекообразные обезьяны эволюционировали в отдельные виды от общего предка, бактерии, присутствующие в их общем предке, также эволюционировали в отдельные штаммы, связанные с каждым хозяином.Придавая дополнительный вес анализу, ученые обнаружили генетические доказательства того, что бактерии разделились на отдельные штаммы примерно в то же время, когда их хозяева разделились на отдельные виды. Один такой бактериальный раскол произошел около 15,6 миллиона лет назад, когда родословная горилл отделилась от других гоминидов.
Другой бактериальный раскол произошел около 5,3 миллиона лет назад, когда человеческая линия отделилась от линии, ведущей к шимпанзе и бонобо.«Мы давно знаем, что люди и наши ближайшие родственники, человекообразные обезьяны, питают эти бактерии в нашем кишечнике, — говорит Меллер, — и самый большой вопрос, на который мы хотели ответить, — откуда эти бактерии? мы получаем их из нашей окружающей среды или из нашей эволюционной истории?
И как долго они сохраняются в наследственных линиях? "До этого исследования ученые расходились во мнениях относительно того, продолжались ли штаммы кишечных микробов в пределах отдельных линий гоминидов в течение достаточно длительного времени, чтобы привести к совместному видообразованию — процессу, при котором два вида эволюционируют параллельно. Устойчивости некоторых микробов могли угрожать изменения в диете, географии или использовании антибиотиков.Исследователи изучили образцы фекалий, собранные у диких африканских человекообразных обезьян — шимпанзе, бонобо и горилл, а также у людей, живущих в Коннектикуте. Ископаемые и генетические данные показали, что все четыре вида, известные как гоминиды, произошли от общего предка, жившего более 10 миллионов лет назад.
Образцы фекалий содержат микробы, выделенные из кишечника животного-хозяина. Ученые использовали секвенирование генов для анализа всех различных версий одного конкретного бактериального гена, присутствующего в каждом образце фекалий.
На основе этих данных они реконструировали эволюционные деревья для трех групп кишечных бактерий, которые составляют более 20 процентов микробиома кишечника человека.Для двух из этих групп, Bacteriodaceae и Bifidobacteriaceae, эволюционные деревья бактерий очень напоминают эволюционное древо гоминидов.
Однако есть некоторые тонкие различия, такие как индивидуальный бактериальный штамм, исчезающий со временем у одного из четырех видов хозяев.Третье генеалогическое древо бактерий для группы, известной как Lachnospiraceae, было более сложным.
По-видимому, было по крайней мере четыре раза, когда эти бактерии переносились между разными видами хозяев. Исследователи предполагают, что, поскольку эти бактерии образуют споры и, таким образом, могут выживать вне своих хозяев в течение длительного времени, они легко передавались между видами.Исследователи не уверены, как эти три древних штамма микробов передавались от одного поколения хозяев к другому в течение миллионов лет.
Предыдущие исследования показывают, что мы получаем первую прививку кишечных микробов от матери, когда проходим через родовые пути. На протяжении всей жизни мы также получаем микробы в результате социальных взаимодействий. Исследователи подозревают, что оба способа передачи несут ответственность за поддержание наших межпоколенческих отношений с нашими бактериальными BFF.
«Что меня больше всего волнует, так это возможность того, что эта совместная диверсификация между бактериями и хозяевами может распространяться гораздо дальше во времени», — говорит Мёллер. «Может быть, мы сможем проследить наши кишечные микробы до наших общих предков со всеми млекопитающими, всеми рептилиями, всеми земноводными, может быть, даже всеми позвоночными. Если это правда, это потрясающе».