Бактерії впливають на нашу імунну систему, допомагають їсти, виробляти цінні вітаміни, впливають на настрій, поведінку або розвиток обмінних порушень, таких як ожиріння та діабет.
Існує досить багато прикладів симбіозу - співіснування організмів, що є вигідним для обох сторін. Це, наприклад, тісний зв’язок між квітами та бджолами, водоростями та коралами, або співіснування грибів та водоростей, які утворюють лишайники.
Симбіотичні стосунки також включають співіснування тварин та бактерій у їх кишечнику. Це стосується і нас, людей.
Хоча склад нашого мікробіома (сукупності всіх мікроорганізмів, що живуть у нас і від нас) залежить від зовнішнього середовища та раціону, частина його (зокрема три типи бактерій) є частиною кишечника людини незалежно від зовнішніх факторів.
Вони перебувають у кишечнику людини дуже довго, трохи більше 15 мільйонів років тому, коли ми насправді не були людиною. Це свідчить дослідження американських вчених, опубліковане в журналі Science. Він був опублікований наприкінці липня цього року.
Дослідження фекалій
Під час дослідження вчені дослідили зразки фекалій кількох видів мавп, включаючи людей (24 горили з Камеруну, 47 шимпанзе з Танзанії, 24 шимпанзе бонобо з Конго та 16 людей з Коннектикуту).
Зразки шукали специфічний ген, який називається gyraseB. Він кодує вироблення білка під назвою гіраза, який контролює розплутування та переплутування молекул ДНК у клітинах. Вчені обрали його, оскільки він розвивається набагато швидше, ніж інші гени, які зазвичай відбираються для подібних досліджень.
В результаті вони точно розпізнали різні типи калових бактерій у зразках та назад у часі. Вони визначили еволюційний розвиток деяких з них.
З результатів дослідники склали так звані еволюційні дерева розвитку трьох мікроорганізмів, присутніх у зразках стільця. Це були бактерії штамів Bifidobacteriaceae, Bacteroidaceae та Lachnospiraceae, які разом складають приблизно 20 відсотків від загальної частки бактерій у нашому кишечнику.
Цікаво, що у двох із цих трьох штамів бактерій еволюційні дерева збігаються з розвитком людини. Це означає, що еволюційний розвиток бактерії відбувся саме тоді, коли людина також еволюціонувала.
Послідовність еволюційних дерев
Ці еволюційні подібності мали місце двічі: 10 - 15 мільйонів років тому, коли горили відокремилися від свого загального предка, і близько 5 мільйонів років тому, коли люди відокремилися від шимпанзе.
"Як тільки ми правильно відкалібрували молекулярний годинник, ми виявили, що розподіл бактерій людини та шимпанзе відбувся приблизно 5,3 мільйона років тому, а розподіл бактерій людини та горил приблизно 15,6 мільйона років тому. Ці дані узгоджуються з даними про викопні та геномні органи, відомі господарям цих бактерій. Отже, це є ще одним доказом того, що бактерії співпрацювали з людьми », - пояснив Ендрю Моллер, провідний автор дослідження.
Результати свідчать про те, що людина та бактерії еволюціонували разом у процесі так званої координації. Це означає, що наші предки жили зі своїми бактеріями в кишечнику в такій сильній гармонії, що вони впливали на еволюцію один одного і еволюціонували одночасно.
"Ми показали, що деякі бактерії в кишечнику людини є прямими нащадками кишкових бактерій, які жили у наших спільних предків з мавпами", - говорить Меллер. "Це показує, що існувала ціла лінія успадкування або передачі від одного покоління до наступного протягом мільйонів років, аж до появи приматів".
Факти
Еволюційне дерево це діаграма, що нагадує дерево зі стовбуром, корінням та гілками. Коріння - предки сучасних живих видів; гілки представляють види, що живуть сьогодні. З нього можна прочитати розвиток окремих ліній розвитку виду та ступінь спорідненості між різними видами.
Вчені створили найбільше еволюційне дерево життя
Мікробіом представляє сукупність усіх мікроорганізмів, що мешкають у нас і на нас. Мікроби містяться в нашому кишечнику, шкірі, роті, піхві, носі, легенях або вухах. Наприклад, мікрофлора травного тракту людини складається з понад 400 різних видів мікробів. Кількість клітин у нашому мікробіомі навіть трохи перевищує кількість наших власних клітин (співвідношення 3: 3,9 на користь мікробів), що насправді робить нас "гоміноїдними надорганізмами".
Вони розвіюють міф про кількість бактерій в організмі людини
Концентрація є еволюційним процесом появи нових біологічних видів, що відбувається одночасно у двох різних організмах, що живуть в симбіозі - взаємовигідне співіснування.
Люди як суперорганізм
У людському організмі мікробів трохи більше, ніж у наших власних клітинах. З огляду на те, що деякі з них еволюціонували разом з нами протягом мільйонів років, впливаючи на нашу власну еволюцію, ми повинні дивитись на людей як на таких, а не на лишайникове «суперорганізм». Він також складається з більш ніж одного типу організму, а саме грибів та водоростей.
Бактерії впливають на нашу імунну систему, допомагають їсти (наприклад, переробляти складні полісахариди) і виробляють цінні вітаміни (вітамін К, вітаміни групи В). Однак на цьому їхній вплив не закінчується - бактерії можуть впливати на наш настрій, поведінку чи розвиток метаболічних порушень, таких як ожиріння та діабет.
Однак до цього часу вважалося, що на склад бактеріальної мікрофлори впливають головним чином харчування, спосіб життя та навколишнє середовище. "Дивно, що мікроби в нашому кишечнику, які ми можемо отримати з різних екологічних джерел, еволюціонували в нас одночасно і так довго", - сказав Говард Охман, керівник наукових досліджень, в університеті.
Еволюційну еволюцію виду вчені порівняли з відстанню материків на Землі, «коли два континенти віддаляються, вся біота (сукупність усієї фауни та флори, - ред.) Починає змінюватися. Отже, навіть якщо господарі бактерій відокремлюються один від одного, відносно значна частина їх мікробіома також відокремиться і почне змінюватися ".
Еволюційний детектив
Окрім вивчення фекалій мавп, дослідники також вивчали так званий метагеном людини, тобто зразки, отримані з різних середовищ. Зокрема, вони порівняли зразки фекалій людей, які мешкають у США та Африці (Малаві). Вони виявили, що деякі бактеріальні лінії були втрачені в американців.
"У майбутньому було б також цікаво провести загальний аналіз людської популяції та використати цей метод, щоб побачити, чи зможемо ми використовувати бактерії для реконструкції історії міграції людини", - говорить Меллер.
Зараз команда вчених планує слідувати за слідами еволюції ще глибше в минуле. "Ми вже маємо зразки (фекалії) від усіх основних груп ссавців і працюємо над тим, щоб простежити еволюцію мікробіому, поки не стали крихітними хижими істотами, що жили 100 мільйонів років тому", - пояснив Моллер.