Ученые выяснили, почему бурые медведи, набирая перед спячкой дополнительный вес, не страдают от нарушений обмена веществ, как это бывает с располневшими людьми. Оказалось, что от ожирения медведей спасает кишечная микрофлора.

Бурый медведьК такому выводу пришли шведские специалисты из Университета Гетеборга, чья статья опубликована в журнале Cell Reports.

Как известно, ожирение у людей может спровоцировать различные метаболические заболевания, например, диабет II типа. Бурым медведям, которые впадают в спячку, приходится каждый год быстро набирать большие запасы жира, но их здоровье от этого не страдает. Авторы работы решили выяснить, в чем заключается «секрет» мишек.

В ходе работы ученые собирали экскременты медведей на протяжении всего сезона - как в разгар лета, как и осенью, когда те готовились войти в спячку. Анализ бактериальной ДНК, содержащейся в пробах, показал, что при подготовке к спячке кишечная микрофлора медведей резко меняется: общее разнообразие микроорганизмов падает, а вместо Firmicutes и Actinobacteria там становится больше Bacteroidetes.

Чтобы показать, что изменения в составе микрофлоры являются не следствием, а основной причиной, предотвращающей ожирение, авторы работы снабдили медвежьими бактериями стерильных лабораторных мышей. Выяснилось, что мыши, снабженные летней микрофлорой медведей, не приспособленной к резкому накоплению жира, набирали избыточный вес и демонстрировали предрасположенность к диабету.

Напротив, мыши с осенне-зимней микрофлорой медведей показывали улучшения в метаболизме глюкозы. Всё это доказывает, что кишечная микрофлора играет ключевую роль в снижении вредного влияния дополнительного жира на здоровье медведей. Ученые полагают, что открытие поможет в лечении метаболических заболеваний у людей.

Источник: infox.ru

Изучение РНК панд показало, что их кишечная микрофлора скорее приспособлена к перевариванию мяса, а не бамбука — а этот последний панды усваивают плохо, хотя это их основная пища. Подробности исследования опубликованы в журналеmBio.

ПандыКитайские исследователи собрали 121 образец фекалий, оставленных 45 пандами (из них 24 взрослых, 16 малышей и 5 совсем крошечных, недавно родившихся), живущими на территории Исследовательской базы по разведению больших панд в Ченду. Образцы собирались весной, летом и поздней осенью.

В это время панды съедали в среднем по 10 килограммов бамбука и бамбуковых ростков и от 500 до 800 граммов приготовленного на пару хлеба, который они получали от сотрудников базы, а общий вес оставленных ими фекалий ежедневно составлял около 10 кг.

Собранные образцы дали возможность провести секвенсирование рибосомной РНК панд, а это дало совершенно неожиданные результаты. Оказалось, что кишечная микрофлора у панд лучше приспособлена к перевариванию мяса, а вовсе не бамбука. Очевидно, это произошло потому, что когда-то, миллионы лет назад, панды, которые произошли от хищных медведей, почему-то перестали есть мясную пищу. Непонятно, чем было вызвано это изменение. Может быть, в ареале их обитания оказалось мало добычи, а бамбука, наоборот, вокруг было очень много.

Во всяком случае и желудок панд, и их микрофлора загадочным образом остались такими же, как в древние времена. Возможно, именно поэтому им приходится каждый день съедать так много бамбука, чтобы все-таки наесться. При этом их организм усваивает только 17% съеденной пищи, и поэтому им приходится большую часть дня спать, чтобы сохранить энергию. Не исключено, что с этим же связаны трудности, возникающие у панд с размножением. У самок овуляция происходит один раз в году весной, и зачать они могут только в течение одного-трех дней.

Таким образом, бедные панды, отказавшиеся от мяса, но сохранившие организм хищников, стоят перед «эволюционной дилеммой», как объяснил биолог Джаян Пан (Xiaoyan Pang) из университета Шанхая, один из авторов исследования.

За прошедшие тысячелетия разрешить ее им не удалось, и именно здесь кроется угроза их популяции. Впрочем, есть и хорошая новость — пищеварительная система панд дает им возможность быстро переваривать огромные объемы пищи. Иэн Валентайн (Iain Valentine), директор Эдинбургского зоопарка, где живут две панды, напомнил, что на свободе животные обитают в таких районах, где им не угрожает нападение хищников, поэтому они «могут спокойно целый день сидеть и есть».

В то же время Валентайн надеется, что новое исследование поможет справиться с кишечными коликами, которые часто мучают панд — очевидно как раз из-за несоответствия их диеты устройству кишечника.

Источник: Научная Россия

Энтомологи впервые проследили за микрофлорой бабочки на всем протяжении ее жизненного пути, от гусеницы до взрослого насекомого. Результаты исследования помогут разработать новые типы инсектицидов.

Heliconius eratoОб этом говорится в статье американских ученых из Университета Колорадо, опубликованной в журнале PLOS ONE.

Существует несколько работ, посвященных бактериям, населяющим кишечник гусениц. Однако до настоящего времени никто не изучал, как трансформируется микрофлора гусеницы, когда та превращается в бабочку. Авторы статьи исправили это упущение, проследив за развитием красного почтальона - южноамериканской бабочки Heliconius erato.

Исследователи получили яйца Heliconius erato и затем вывели из них гусениц. По мере того, как они росли, каждые два дня ученые отбирали новую гусеницу и изучали содержимое ее кишечника. Та же процедура проделывалась с куколками и с выведшимися бабочками. Чтобы оценить состав микрофлоры, ученые выделяли из проб бактериальную ДНК.

Выяснилось, что микрофлора гусениц не отличается разнообразием - 10 разновидностей бактерий составляют 65% населения кишечника. Среди них наиболее распространен микроорганизм Enterococcus - известно, что он живет также в пищеварительном тракте других насекомых. Метаморфоз энтерококкам пережить удается, так что они встречаются и у взрослых бабочек.

Однако в целом на стадии куколки разнообразие микрофлоры падает в два раза, и восстанавливается оно лишь когда выведшиеся бабочки приступают к питанию. Анализ показал, что между микрофлорой гусеницы и бабочки нет почти ничего общего, что неудивительно - первые питаются листьями, а вторые - нектаром и пыльцой. В микрофлоре взрослых бабочек доминируют представители семейства Acetobacteraceae - такие бактерии есть у насекомых, чья диета богата сахарами (например, пчелы и плодовые мушки).

Ученые надеются, что их открытие поможет в разработке инсектицидов. «Люди начинают видеть в микробиоме мишень для инсектицидов, и мы должны понимать, какие бактерии живут в насекомых и как они работают», -- пояснил Тобин Хаммер, один из авторов статьи.

Источник: infox.ru

Новые виды могут появиться благодаря географическим и экологическим барьерам, которые разделяют прежде единую популяцию. Особи из одной части популяции не могут пересечь, к примеру, реку, чтобы смешать свои гены с особями из другой части, и в результате из-за накапливающихся генетических различий они становятся разными видами.

Оса Nasonia vitripennis, откладывающая яйца в личинку хозяина (фото Elizabeth Cash).Однако для этого, как показали исследователи из Университета Вандербильта (США), вовсе не обязательно, чтобы на территории популяций вырастали горы, а реки меняли своё русло: достаточно лишь кишечной микрофлоры.

Учёные давно заметили, что разные виды животных дают приют разным видам бактерий, и несовпадение в видовом составе микробов отражает эволюционную дистанцию между их хозяевами. Однако до сих пор не было понятно, возникают ли такие различия в микрофлоре только лишь благодаря смене питания, то есть на смену одним микробам приходят другие, либо бактерии эволюционируют вместе с теми, в ком живут.

Чтобы прояснить этот вопрос, Роберт Брукер и Сет Бордерштейн предприняли ряд опытов с двумя близкими видами паразитических ос, Nasonia giraulti и Nasonia vitripennis. Их эволюционные пути разошлись где-то миллион лет назад, но до сих пор и N. giraulti, и N. vitripennis паразитируют на одних и тех же насекомых, то есть никаких экологических барьеров между видами нет. При этом, однако, если произойдёт межвидовое скрещивание, то 90% новорождённых самцов в потомстве погибнут.

Исследователи обнаружили, что в кишечнике ос живут бактерии рода Providencia и ещё один вид, называемый Proteus mirabilis. Обычно Providencia преобладают, но при межвидовом скрещивании в пищеварительном тракте у потомства начинают доминировать P. mirabilis. Учёные предположили, что именно неправильный состав микрофлоры служит причиной массовой гибели гибридного потомства. Они попробовали накормить ос-гибридов антибиотиками — и в результате половина потомства выжила. Если же таким осам, избавленным от собственных бактерий, давали смесь Providencia и P. mirabilis, то большинство личинок погибало.

То есть смешению видов препятствует не несовместимость их генов сама по себе, а неспособность полученной смеси генов правильно организовать работу микрофлоры, наладить, так сказать, диалог между бактериями и организмом личинки.

В журнале Science авторы работы пишут, что у гибридов иммунитет не мог должным образом контролировать микрофлору. У них на 40% повышалась активность иммунных генов, вызывая что-то вроде аутоиммунного расстройства. Если же гибридов лишали бактерий, их иммунитет вёл себя нормально.

Так или иначе, именно бактерии в своё время сыграли для ос видообразующую роль, воспрепятствовав смешению генов внутри популяции. Поэтому влияние микрофлоры на эволюцию можно смело поставить рядом с горами, реками и прочими масштабными географическими и экологическими факторами.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

Чередование растительных культур на сельскохозяйственных полях преследует две цели. Во-первых, у разных растений разные требования к почве, и, варьируя культуры, мы защищаем почву от истощения по какому-то одному показателю: если кукуруза предпочитает вещество А, а соя благоволит веществу Б, то в год сои почва восстанавливает вещество А, которого стало много меньше после года кукурузы. Во-вторых, ротация культур предотвращает вспышки численности вредителей. Многие из них предпочитают питаться на ограниченном наборе видов и просто уходят с поля, если не могут найти то, что им нужно. На следующий год можно сажать то, чего в прошлом году хотелось вредителям, ибо их просто не будет. 

Кукурузный жук. (Фото Coastlander.) Но иногда такой способ борьбы с вредителями даёт осечку, как это случилось, например, с кукурузным жуком (западным кукурузным корневым листоедом) Diabrotica virgifera virgifera.

Чередуя кукурузу, которой питается этот жук, с соей, американским фермерам довольно долго удавалось держать численность вредителя под контролем. Личинки жука живут под землёй, на корнях кукурузы, и, превратившись во взрослых насекомых, они ещё какое-то время остаются там же, чтобы отложить яйца рядом с источником пищи. Если же на месте кукурузы окажется соя, у которой есть специальные системы защиты от жука, 70% личинок погибает.

Но в какой-то момент этот способ перестал работать, и «соерезистентный» жук отправился на завоевание Америки. 

Исследователям из Университета Иллинойса в Урбане и Шампейне (США) удалось выяснить, что позволило кукурузному жуку приспособиться к смене культур. Во-первых, жуки стали откладывать яйца не только на корнях кукурузы, но и на корнях других растений. А во-вторых (и в-главных), они обрели способность питаться именно соей. А помогли им в этом желудочно-кишечные бактерии. 

Устойчивость жуков к сое оказалась такова, что вместо 70% личинок погибало всего 20%. Но если жуков обрабатывали антибиотиком, то их выживаемость падала до прежнего уровня. Дальнейшие исследования подтвердили, что микрофлора у устойчивых жуков сильно отличается от микрофлоры обычных вредителей: некоторые виды бактерий наблюдались только у устойчивых насекомых.

Действие сои на жуков заключалось в подавлении пищеварительных ферментов, но в присутствии бактерий ферменты у насекомых работали по-прежнему. 

Пока не очень ясно, то ли бактерии сами производят нужный фермент на замену тому, чью активность подавила соя, то ли они освобождают от влияния сои собственные ферменты жуков. Так или иначе, в борьбе с вредителями нужно учитывать, что их устойчивость к ядам может возникнуть не только из-за их собственных генетических мутаций, но и в силу вот такой помощи со стороны бактериальных (и, возможно, не только бактериальных) симбионтов.

Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА