Полезные микробы «отбираются и взращиваются» в кишечнике человека

Новое исследование Оксфордского университета, опубликованное 20 ноября в журнале PLOS Biology, предполагает, что животные, включая человека, активно отбирают наиболее полезные кишечные микробы и «взращивают» их питательными секретами.

Оксфордская команда создала эволюционную компьютерную модель взаимодействий между кишечными микробами и слизистой оболочкой кишечника животного (хозяина). Модель показывает, что полезные, но медленнорастущие микробы быстро теряются и нуждаются в помощи со стороны хозяина — например, в виде специфических питательных веществ, которые дают им преимущество перед вредными микробами.

Работа также демонстрирует, что стоимость такой избирательности низка: хозяину необходимо использовать лишь очень небольшое количество секретов, чтобы удержать полезные микробы, которые в противном случае были бы потеряны.

«Клетки нашего организма значительно уступают по численности микробам, которые живут на нас и, в частности, в нашем кишечнике, — сказал профессор Кевин Фостер, соавтор исследования. — Мы знаем, что многие кишечные микробы очень полезны для нас, защищая от патогенов и помогая пищеварению, но то, как развивались и поддерживались такие взаимовыгодные отношения, оставалось загадкой».

«Это исследование подчеркивает важность веществ, стимулирующих рост, для нашей способности контролировать микробы внутри нас. Оно показывает, что питательные вещества, выделяемые клетками эпителия хозяина, более эффективны, чем те, что поступают из пищи в кишечнике, и предполагает, что контролировать наших микробов проще, чем считалось ранее».

Первый автор работы Йонас Шультер пояснил: «Внутри нашего кишечника — словно поле боя, где различные микробы сражаются за выживание и территорию. Наше исследование показывает, что хозяевам нужно выделять лишь небольшое количество веществ, слегка благоприятствующих полезным микробам, чтобы переломить ход этого конфликта. Это позволяет избранным видам не просто выживать на поверхности эпителия, но и расширяться, вытесняя другие штаммы».

Симуляции команды показывают, что клетки, на которые влияет отбор со стороны эпителия хозяина, с наименьшей вероятностью теряются и дольше всего сохраняются, вызывая «усиление селективности». При этом относительно крошечные изменения, инициированные хозяином (например, очень малое количество секретов определенных соединений), могут усиливаться, производя масштабный эффект.

Исследование может иметь более широкие последствия, чем изучение кишечника человека: усиление селективности может происходить в ряде других взаимодействий между хозяевами и микробами, включая микробы, растущие на поверхности кораллов и корнях растений.