Биологи пролили свет на то, как микробы эволюционируют и влияют на человека
Необходимость постоянно мыть и дезинфицировать руки в эпоху COVID-19 вывела ученых на новый уровень изучения микробов.
Хотя симбиоз микробов и их хозяев – от полезных отношений, таких как пробиотики в йогурте, до вредных (например, болезнетворные вирусы) — не нов. Однако сегодня у ученых все еще мало информации о том, как микроорганизмы эволюционируют, и как затем этот процесс влияет на здоровье их хозяев.
Исследователи из Университета Торонто и Университета Иллинойса обнаружили, что по мере того, как микробы эволюционируют и адаптируются к своим уникальным хозяевам, они становятся менее полезными для хозяев других генотипов.
Результаты, недавно опубликованные в журнале Science, предполагают, что, вероятно, не существует ни одного универсально здорового микробиома. Скорее всего, пересаженным микробам потребуется время, чтобы приспособиться к новому хозяину, прежде чем они принесут ему какую-то пользу.
Исследователи, возглавляемые Фредериксоном и ведущим автором Ребеккой Батстоун, решили узнать, что происходит с микробами, когда они соединяются с одним и тем же хозяином в течение нескольких поколений.
Первым шагом было выращивание нескольких сотен экземпляров клевероподобного растения Medicago truncatula в теплице, давая каждому начальную смесь из двух штаммов азотфиксирующих бактерий Ensifer meliloti. Впоследствии они снова высаживали новые семена в те же самые горшки и повторяли этот процесс в общей сложности в течение пяти поколений растений.
Проведя год в теплице, исследователи вырастили новую партию растений и протестировали на них эволюционировавшие микробы, смешивая и сопоставляя их и различных хозяев. Они сравнивали, как хорошо росли растения и сколько ассоциаций они образовали, когда им дали первоначальные или эволюционировавшие микробы, и когда им дали микробы, которые эволюционировали на разных хозяевах.
Наконец, исследователи секвенировали все геномы оригинальных и эволюционировавших микробов, чтобы увидеть, как они отличаются генетически.
«Когда мы поместили микробы с начала и до конца эксперимента обратно на хозяев, мы обнаружили, что они лучше всего справлялись с теми же хозяевами, на которых они эволюционировали, то есть они адаптировались к своему местному хозяину», — утверждает Батстоун.
Выведенные микробы были более полезны, когда они делили эволюционную историю со своим хозяином.
Исследователи говорят, что это открытие предполагает, что эволюция может способствовать сотрудничеству и что ученые могут использовать экспериментальную эволюцию в лабораторных условиях для создания микробов, которые приносят больше пользы своим хозяевам.
«Когда растения или даже животные попадают в новую среду обитания, возможно, как инвазивные виды или потому, что они реагируют на изменение климата, микробы, с которыми они сталкиваются, могут изначально быть плохими партнерами. Но эти микробы могут быстро адаптироваться и развить более благоприятные отношения», — говорит Фредриксон.
Фото — yandex.net
