Большинство животных, в том числе и люди, не может нормально существовать без обитающих в их пищеварительной системе бактерий. Бактерии участвуют в усвоении пищи и помогают бороться с болезнетворными микроорганизмами. Однако недавние исследования показывают, что в мире есть животные без постоянного бактериального населения в кишечнике.
Подобные открытия пока сделаны только среди насекомых. В частности, Тобин Хаммер (Tobin Hammer) из Колорадского университета в Боулдере и его коллеги исследовали кишечных микробов у 124 видов гусениц, обитающих в Северной и Южной Америке. В препринте, опубликованном на сервере bioRxiv, ученые сообщают, что не обнаружили признаков того, что он называет «резидентными микробами» – группы микроорганизмов, которые эволюционировали совместно со своими хозяевами. В пищеварительной системе ряда видов гусениц нашлись только те бактерии, которые попадали туда с листьев, которыми гусеницы питались.
Хаммер провел эксперимент для подтверждение способности гусениц жить без постоянных симбиотических бактерий. Он взял 72 гусеницы табачного бражника (Manduca sexta) и дал им различные дозы антибиотиков, которые должны были уничтожить живущих в их кишечнике симбионтов. Но это никак не повлияло на здоровье гусениц.
Прошлые исследования также показали, что гусеницы не имеют микробиомов, говорит Эколог из Гарвардского университета Мелисса Уитакер (Melissa Whitaker), изучающая взаимоотношения между гусеницами и бактериями, говорит, что подобные виды обнаруживались и ранее, но это были единичные случаи, тогда как Хаммер исследовал более сотни видов. Уитакер считает, что последствия работы Хаммера огромны. «Гусеницы – одна из самых больших групп растительноядных животных, – говорит она. – Согласно проекту Университетского колледжа Лондона существует около 180 000 известных видов гусениц. Если они не полагаются на бактерии в их кишечнике, чтобы помочь с пищей, то что им помогает?». Уитакер также считает, что число подобных видов может быть еще больше. «Я думаю, что есть некоторая систематическая ошибка в выборе», – говорит она. – Исследователи могут неохотно представлять свои негативные результаты, и журналы также неохотно публикуют их». Она признает, что, когда сама впервые обнаружила отсутствие бактериального населения в кишечнике гусеницы, то решила, что допустила какую-то ошибку в работе.
О подобных находках сообщают и другие исследователи. Йон Сандерс (Jon Sanders) из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружил отсутствие кишечных симбионтов у одного из видов перуанских муравьев. Его статья рецензировалась полтора года и была в итоге отклонена научным журналом. Сейчас она доступна на сайте bioRxiv и рассматривается редакцией журнала Integrative and Comparative Biology.
Энтомолог Матан Шеломи из Института химической энзимологии Общества Макса Планка изучал пищеварение палочников. Он тоже обнаружил, что в кишечнике насекомых не было микробов. Позже он открыл, организм палочников способен расщеплять растительный пектин при помощи генов, взятых из генома бактерий на ранней стадии эволюционной истории насекомых. Шеломи в конце концов опубликовал свои выводы, но, как признает он, «в процессе рецензирования статьи экспертами потребовалось много работы и споров».
