Но у ученых теперь есть доказательства, что микробиом китов делит черты с существами, которые, как не известно, съели мясо – коровы.Во главе с Питером Джиргуисом, профессором Organismic и Evolutionary Biology, ученые нашли, что микробиом пищеварительного тракта правильных китов и других разновидностей китового уса делит особенности с обеими коровами и едящими мясо хищниками.
Двойные микробные сообщества позволяют китам извлекать большую часть пищи, возможной от их диеты, переваривая не только copepods, который они едят, но и их богатые хитином раковины также. Исследование описано в статье 22 сентября по своей природе Коммуникации.Среди соавторов бумаги: Джеймс Маккарти, профессор Биологического профессора Океанографии и Александра Агэссиза Биологической Океанографии в Музее Сравнительной Зоологии, Аннабель Бичмен, ’14, теперь аспирант в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, Джо Роман из Университета Вермонта, Джаррод Скотт и Дэвид Эмерсон, и из Лаборатории Бигелоу для Океанских Наук в Мэне и из Джона Сандерса, бывшего аспиранта в лаборатории Джиргуиса.
«С одной точки зрения киты похожи на хищников», сказал Джиргуис. «У них есть тот же самый вид микробов, которые мы находим у львов и тигров, у которых есть очень богатые мясом диеты. Но у них также есть богатые сообщества анаэробных бактерий, подобных тем который использование жвачных животных сломать целлюлозу.
«Однако нет большого количества целлюлозы в океане, но есть много хитина, который находится в экзоскелетах copepods, который едят киты китового уса», Girguis продолжался. «Что предлагает наша статья, кит foregut, во многом как пищеварительный тракт коровы, и мы устанавливаем то ухудшающее хитин анаэробное микробное сообщество, процветает там, ломая тот материал и делая его доступным для кита».Те экзоскелеты, Джиргуис сказал, представляют целых десять процентов полного рациона питания кита и были бы иначе просто очищены. Позволяя китам получить доступ к пище в богатом хитином материале, киты в состоянии извлечь самую возможную выгоду от своей диеты.
«Это почти похоже на предварительную адаптацию», он сказал, что «это может дать им отличительное преимущество в использовании энергии от их еды. Морфология их пищеварительного тракта прибывает от их предков, тех же самых предков коровам, верблюдам и другим жвачным животным. Это служит им хорошо, как раз когда хищники, потому что это позволяет им максимально извлекать пищу из своей еды».
В конечном счете Джиргуис сказал, исследование обращается к вопросам, которые достигают далеко вне кишок китов.«Это – действительно вопрос того, что мы можем назвать филогенетической инерцией», сказал он. «Поскольку то, о чем мы действительно думаем: Когда Вы смотрите на микробиом организма, Вы можете – до некоторой степени оглядываться назад вовремя и видеть его предков, потому что у организмов, которые связаны друг с другом, кажется, есть подобные микробиомы.«Но не все организмы, которые связаны живые в том же самом виде окружающей среды», он продолжал. «Таким образом, вопрос состоит в том, насколько отличающийся Ваша среда должна быть, прежде чем это изменит Ваш микробиом? Это – фундаментальный вопрос об отношениях между Вашей родословной против Вашей текущей среды».
Многие из тех вопросов, однако, возможно, не задали, сказал Джиргуис, если бы не тогдашний студент бакалавриата Аннабель Бейчмен.Теперь аспирант в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и второй автор исследования, Бейчмен запустил исследование, когда она и биолог сохранения Университета Вермонта Джо Роман взяли незавидную задачу следующих стручков правильных китов в море и собирающихся образцов их экскрементов, чтобы определить, какие микробы присутствовали.«Нет никакого другого способа получить фекальные образцы, но забрать их из океана», сказал Роман.«Это были острые ощущения, чтобы намереваться каждое утро в неопределенную погоду искать неуловимых правильных китов, затем извлекать и упорядочивать ДНК от наших вонючих трофеев», сказал Бейчмен. «Это всегда была моя страсть, чтобы использовать последние достижения в генетической упорядочивающей технологии, чтобы ответить на вопросы о разновидностях беспокойства сохранения, и таким образом, я хотел добавить генетический компонент к исследованию.
«Работая с моими советниками, чтобы задумать вопросы об исследовании на основе научной литературы, соберите фекальные образцы в области и выполните упорядочивающую ДНК, и анализ дал мне неоценимый опыт на каждой стадии исследования», добавила она. «У всех нас были различные теории относительно того, на что могло бы быть похожим сообщество пищеварительного тракта кита. Что ни один из нас ожидаемый не должен был видеть такое расхождение от земных млекопитающих или эти общие особенности и с микробиомами земных хищников и с травоядных животных».«Учитывая то, что мы знаем о родословной китов – что они связаны с жвачными животными, и что у них все еще есть мультиразделенный на камеры foregut – было несколько вещей, которые мы могли бы найти», сказал Джиргуис. «Одна гипотеза была то, что их микробиом будет похож на те из других едоков мяса как львы и тигры, и foregut был просто остаточным.
Другая гипотеза была то, что это позволило другой группе микробов делать что-то, о чем мы не думали. То, что мы нашли, было то, что у китов есть микробиом, который на полпути походит на жвачное животное и на полпути как хищник».«Мы приехали, чтобы лучше понять эволюцию китов за прошлые несколько десятилетий и видеть, где они соответствуют на эволюционном дереве. Но мы не поняли микробных изменений, которые позволили им становиться одной из самых успешных групп животных в океане», сказал Роман. «Это исследование помогает объяснить это».
В дальнейшем Girguis и коллеги надеются пробовать микробное сообщество в палатах живота китов и расширить исследование на имеющих зубы китов, у которых нет таких богатых хитином диет.Команда также получила интерес от аквариумов, которые могут быть в состоянии использовать информацию о микробах пищеварительного тракта у китов, чтобы лучше заботиться о животных, которых держат в неволе.
«Много аквариумов…, которые они знают, когда их киты здоровы или нет, но у них не всегда есть причинный фактор, и эти микробы пищеварительного тракта могут быть большой подсказкой», сказал Джиргуис. «Пока люди держат китов в неволе, есть стоимость в этом типе исследования, потому что это может сохранять их максимально здоровыми».В то время как это может не предоставить категорический ответ на вопросы филогенетической инерции, исследование действительно предполагает, что некоторые морфологические особенности, если они могут обеспечить преимущество, сохранены, несмотря на разительные перемены в среде существа.
«У нас теперь есть этот снимок, который обращается к этому вопросу того, как эволюционное прошлое существа взаимодействует со своим микробиомом, и как их диета сегодня влияет на их микробиом», сказал он. «Ответ…, если та морфологическая особенность, если у этого есть стоимость к разновидности, тогда это может быть что-то, что это извлечено выгоду за эволюционное время».