250 больших лемуров с огромными круглыми глазами и удивительно разнообразными узорами на мехах вокруг Центра герцога Лемура в Северной Каролине выглядят достаточно мило, чтобы обниматься. Но Эрин МакКенни, исследователь микробиома Университета Дьюка, больше интересуется их кормой. МакКенни проводит большую часть своего времени в поисках жестких, прямых хвостов лемура, которые являются «универсальным признаком изматывания», и ее грязная работа может помочь нам лучше понять происхождение заболеваний кишечника у людей.
Связанный контент
- Стресс убивает этих крошечных лемуров, и история в их волосах
- Вымирание лемуров вредно для жизни растений Мадагаскара, слишком
- Ради любви лемуров
МакКенни и ее коллеги-исследователи недавно обнаружили, что кишечные микробиомы двух видов лемуров здесь имеют удивительное сходство с таковыми у людей, страдающих от воспалительных заболеваний кишечника, таких как болезнь Крона и воспалительный колит. Они подозревают, что причиной является диета, которая может предложить врачам новый взгляд на лечение этих заболеваний. Кроме того, получение информации о флоре, обитающей в кишечнике лемуров, может помочь защитникам природы лучше понять и спасти этих находящихся под угрозой исчезновения приматов.
В недавнем исследовании в журнале Gut Microbes МакКенни старательно сравнивал какашки от трех разных видов лемуров. Ее цель состояла в том, чтобы понять, как три различных фактора - диета лемуров, форма их кишок и вид бактерий, которые жили внутри них - формировали их пищеварение. Ее учебные материалы были получены в неволе черно-белых рыхлых лемуров и лемуров кольцеобразных - двух видов, которых кормят одинаковыми диетами из фруктов, овощей и дополнительного «печенья приматов» в Центре лемуров, - и другого вида, сифаки кокерелла, которые питаются листьями и, возможно, являются больше всего известен как звезда детского шоу Zoboomafoo.
Благодаря предыдущим исследованиям, исследователи имели представление о том, какие виды микроскопической жизни существуют в кишечниках лемуров. Однако они не понимали отношения между этими бактериями и другими микроорганизмами, которые занимают разные ниши в крошечном биоме.
Во время переваривания лемуров миллионы микроскопических мельчайших существ, известных как микробы, работают вместе, чтобы расщеплять пищу на энергию, которая затем используется для ухода, лазания и исследования. Эти сложные химические реакции известны как метаболические пути. «Каждый раз, когда вы едите кусок пищи, вы или ваши микробы можете использовать различные метаболические пути для переваривания пищи», - объясняет МикКенни. «Таким образом, один из метаболических путей может заключаться в том, чтобы взять кусочек волокна, который является действительно сложной молекулой, и разложить его на крахмал, а затем разорвать эти кусочки крахмала на сахар».
В исследовании исследователи использовали несколько методов, чтобы понять, что происходило на каждом этапе метаболических путей лемуров. Во-первых, они проанализировали химический состав корма, ища контрольные химические вещества, которые специфические реакции оставляют позади. Затем они секвенировали ДНК, найденную в лемуре, чтобы выяснить, какие виды микробов жили в ней. С помощью нескольких расчетов они смогли выяснить, какие микробы работали вместе, чтобы переваривать пищу и как.
Это привело к нескольким неожиданным открытиям: во-первых, у кольцевого хвоста и рыхлых лемуров, которые едят фрукты и овощи, были одинаковые метаболические пути. Это означает, что, несмотря на их кишечник различной формы, их микробиомы также были очень похожи. Затем исследователи определили, что пять из этих метаболических путей были более распространенными, чем другие. Наконец, что самое удивительное, они заметили, что эти пять путей также были распространены у людей, страдающих воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК).
У людей эти метаболические пути считаются маркерами ВЗК и, возможно, помогают вызвать его, приводя к воспалению в кишечнике. «На первый взгляд, вы можете подумать, что лемуры, должно быть, заболели», - говорит МакКенни. «Но все лемуры были здоровы». У нее и ее коллег-исследователей есть несколько возможных объяснений того, почему эти пути могут быть более распространенными у лемуров, чем у здоровых людей. Возможно, микробы, из которых они состоят, «приспособлены к быстрому кишечнику», - говорит она, - или иначе, они могут быть более приспособлены к перевариванию пищи с высоким содержанием сахара.
Чтобы понять «быстро текучую кишку», достаточно взглянуть на грубого лемура, у которого очень короткая, прямая кишка, и на переваривание пищи у нее уходит всего три часа. По словам МакКенни, этот лемур, вероятно, эволюционировал, чтобы иметь такую форму кишечника, потому что фрукты являются основной частью его рациона. Так как фрукты могут быть легко преобразованы в энергию организмом, нет необходимости в том, чтобы пища оставалась рядом и подверглась дальнейшему пищеварению. В отличие от этого, у лемура в форме кольца хвостика есть то, что она называет «промежуточной» кишкой: им требуется около семи часов, чтобы перевариться, и время их переваривания и форма кишки напоминают человеческие. Между тем, сифака Coquerel, которая в основном питается листьями растений, полными неперевариваемой целлюлозы, может переваривать до 24 часов.
Учитывая огромные различия между этими кишками, исследователи были удивлены, увидев, что два вида, поедающих фрукты, имеют общие метаболические пути. Ключ, по их мнению, это диета. В Лемурском Центре оба животных с самого рождения получали одинаковую диету с высоким содержанием сахара. Она говорит, что вполне возможно, что другие приматы с аналогичными диетами, которые содержат большое количество сахара, могут иметь те же пути, но без дополнительных исследований невозможно узнать.
По словам Маккенни, связь между лемурами и страдающими ВЗК может иметь некоторые маловероятные последствия для медицины человека. По ее мнению, это говорит о том, что бактерии, которые являются частью этих путей, не могут быть вредными сами по себе, а скорее могут быть просто свидетелями заболевания - и что врачи должны искать в другом месте его первопричину.
Она добавляет, что хотела бы увидеть исследование того, как употребление в пищу продуктов с низким содержанием фруктов и овощей будет влиять на эти пути. Если бы результатом было уменьшение значимости этих бактерий, это могло бы сигнализировать о потенциальном новом лечении воспаления, связанного с ВЗК. Это лечение может быть более устойчивым, чем другие методы лечения, такие как назначение стероидов для лечения воспаления, говорит она.
Что касается лемуров, то понимание микробиомов лемуров может помочь смотрителям зоопарка дать животным оптимальную диету. Но это также может помочь с сохранением. «Между нарушением среды обитания и изменением климата, многие виды животных изменятся в дикой природе, - говорит МакКенни, - и когда вы меняете диапазон, вы также меняете, с какими растениями они вступают в контакт и с какой пищей ресурсы, которые у них будут ». Знание большего о микробных последствиях может помочь защитникам природы определить, какова вероятность того, что дикие лемуры переживут эти изменения, и что они могут сделать, чтобы помочь.
Аманда Перофски, кандидат наук в области биологии в Техасском университете в Остине, которая изучает сифаку Верро (еще один вид листообразующего лемура), говорит, что результаты этой статьи являются многообещающими и «очень тщательными». Однако она хотела бы видеть Аналогичное исследование проведено на лемурах в дикой природе. Одним из больших преимуществ изучения пленных лемуров в Центре герцогов Лемуров является то, что исследователи знают точные условия лемуров на протяжении всей своей жизни. Тем не менее, «нет никакого способа, которым мы можем действительно воспроизвести диету животного от дикой природы», говорит Перофски, который не принимал участия в недавнем исследовании. Более того, «они ограничены количеством животных, находящихся в неволе».
Хорошая новость заключается в том, что все, что мы узнаем о кишечности приматов, может в конечном итоге принести пользу здоровью человека, говорит Кэтрин Райан Амато, биологический антрополог, изучающий кишечные микробы в Северо-Западном университете. «Во многих исследованиях микробов, в некоторой степени, отсутствует этот эволюционный контекст, - говорит она, - особенно в отношении сравнений с нашими ближайшими эволюционными родственниками, нечеловеческими приматами».
А в случае людей и лемуров, дополнительные исследования могут быть именно тем, что доктор прописал. Лемурам всех видов угрожают вырубка лесов, нелегальная торговля домашними животными и охота за едой. Более того, учитывая их тысячелетнюю эволюцию, отличную от других приматов, любые общие черты, которые они могут иметь с приматами, развившимися за пределами Мадагаскара, могут помочь исследователям лучше понять эволюцию обоих животных - даже когда эти животные ходят на двух ногах и носят одежду.
