Тропические рыбы адаптируются к холоду совместно со своим микробиомом
Учёные обнаружили, что тропические рыбы могут контролировать микробы в своём кишечнике, чтобы лучше выживать при экстремальных температурах, сообщает исследование в eLife.
Результаты подтверждают концепцию «гологенома», согласно которой живой организм рассматривается не как отдельная особь, а как сообщество: организм-хозяин плюс все микробы, живущие в нём. Взаимодействие хозяина и микробиома влияет на приспособленность хозяина, а состав микробиома, в свою очередь, может зависеть от этой приспособленности.
Команда использовала тропическую рыбу — голубую тиляпию, которая обычно очень чувствительна к холоду. В рамках селекционной программы в Израиле выводят линии с повышенной холодоустойчивостью. Это позволило сравнить микробиомы холодочувствительных и холодоустойчивых рыб при разных температурах.
Ход исследования:
- Эксперимент: 84 рыбы с унаследованной низкой или высокой холодоустойчивостью подвергли воздействию температур 24°C или 12°C и проанализировали микробиом их кишечника с помощью генетического секвенирования.
- Результат: У всех рыб, подвергнутых холоду, наблюдалось резкое снижение разнообразия микробов. Это указывает, что низкие температуры — селективный фактор, ограничивающий выживаемость многих микробов.
- Влияние генетики хозяина: Исходная холодоустойчивость рыбы сильно влияла на разнообразие её кишечного микробиома. Микробиом по-разному реагировал на холод у рыб с разной генетикой, что указывает на сильную роль генетики хозяина в формировании микробиома.
- Анализ изменений: Рыбы «отбирали» микробов, самих устойчивых к холоду. У холодоустойчивых рыб сохранялось стабильное «ядро» микробиома, а у холодочувствительных — оно сильно менялось.
- Ответ микробов: При холоде микробы отключали энергозатратные метаболические процессы и включали пути, связанные со стрессом и защитой. Эта реакция зеркально повторяла изменения в генах самих рыб.
Вывод: Генетическая предрасположенность рыбы к температурному стрессу определяет реакцию её кишечного микробиома на холод. Холод запускает согласованную энергосберегающую стрессовую реакцию, затрагивающую и рыбу, и её микробиом. Результаты соответствуют концепции гологенома: микробы и хозяин работают вместе в процессе естественного отбора.