Бабуины помогут людям с пищеварением

Французские ученые из Университета Нотр-Дам в течение 50 лет наблюдают за бабуинами национального парка Амбосели в Кении. В одном из исследований им удалось обнаружить, что на состав микробиома влияют окружающая среда и наследственные факторы.

Фото: samrat khadka / unsplash.com

Кишечный микробиом состоит из совокупности микроорганизмов, грибов, бактерий и вирусов. Он выполняет несколько задач в организме: помогает переваривать пищу, создает жизненно важные витамины и тренирует иммунную систему. Каждый отдельный индивидуум имеет различный видовой и численный состав бактерий, несущих генетическую информацию.

Изучение бабуинов Амбосели началось в 1971 году и продолжается до сих пор. Это одно из самых длительных исследований диких приматов в мире. Наблюдение проходит в привычной для бабуинов экосистеме — саванне в Восточной Африке, западнее гор Килиманджаро. Исследовательские группы отслеживали сотни обезьян в нескольких социальных группах на протяжении всей их жизни и накопили информацию о более чем 1500 животных. Сейчас команда отслеживает 300 особей.

За последние 14 лет ученые собрали более 16 тыс. образцов кишечного микробиома и узнали, что большая часть микроорганизмов наследуется от предков, но может меняться со временем, возрастом и в разные сезоны. Некоторые черты микробиома, наследуемые у приматов, также наследуются и у людей.

«Окружающая среда играет большую роль в образовании микробиоты, чем гены. Однако это исследование заставило нас отказаться от мысли, что гены играют незначительную роль: они имеют всепроникающее, хоть и небольшое значение»,— считает профессор кафедры биологических наук и главный исследователь Элизабет Арчи.

Предыдущий анализ микробиома человека показал: наследуется от 5% до 13% бактерий. Однако Элизабет Арчи и ее команда выдвинули гипотезу: низкий процент связан с однократным измерением микробиома.

Для опытов ученые использовали образцы кала 585 диких бабуинов Амбосели и брали по 20 образцов у каждого животного в разный период времени. Они показывают вариации в диете приматов в засуху и влажный сезон. Экземпляры включают детализированную информацию о хозяине, известных предках, данные о состоянии окружающей среды, социальном поведении, демографии и типе питания на момент сбора.

Исследовательская группа обнаружила, что 97% признаков микробиома в значительной степени наследуемы. Однако когда образец тестируется единожды, как у людей, то процент наследуемости снижается до 5%. Это подчеркивает важность изучения биоматериала от одного и того же хозяина в течение долгого времени.

«Мы имеем основания полагать, что причина, по которой исследователи не обнаружили наследуемость у людей, в том, что у них нет образцов кала, собранных за десятилетия в морозильной камере. А еще — отсутствует информация о хозяине, которая нужна, чтобы выяснить все детали»,— объясняет Элизабет Арчи.

Команда обнаружила доказательства того, что факторы окружающей среды влияют на передачу признаков в микробиоме кишечника по наследству: в сухой сезон передача была на 48% выше, чем во влажный. Возможно, рацион бабуинов был более богат в сезон дождей. Согласно исследованию, наследственность также повышалась с возрастом.

Информация о наследственной передаче микробиома кишечника открывает двери к идентификации бактерий, формирующихся генетикой, в будущем. Последующие методы лечения могут быть адаптированы для людей на основе генетического состава их кишечного биома.

По материалам статьи Gut microbiome heritability is nearly universal but environmentally contingent; Laura Grieneisen, Mauna Dasari, Trevor J. Gould, Johannes R. Bjrk, Jean-Christophe Grenier, Vania Yotova, David Jansen, Neil Gottel, Jacob B. Gordon, Niki H. Learn, Laurence R. Gesquiere, Tim L. Wango, Raphael S. Mututua, J. Kinyua Warutere, Long’ida Siodi, Jack A. Gilbert, Luis B. Barreiro, Susan C. Alberts, Jenny Tung, Elizabeth A. Archie, Ran Blekhman; журнал Science, июль 2021 г.