Учёные из США по-новому взглянули на микроорганизмы и бактерии, обитающие в организмах животных. Оказывается, они не просто паразитируют, но и помогают своим "хозяевам" адаптироваться к новым условиям окружающей среды.

Новые исследования биологов показали, что появление нового вида не всегда определяется изменениями в ДНК. Подчас новые виды и даже популяции могут возникнуть благодаря изменениям в составе проживающих в их кишечниках микроорганизмов.

Получается, что объектом дарвиновского естественного отбора является не просто отдельно взятый организм, но и вся система его паразитов.

Сет Борденстайн (Seth Bordenstein) и Роберт Бракер (Robert Brucker) из университета Вандербильта провели эксперимент с тремя видами крошечных ос рода Nasonia, паразитирующими на личинках мясных мух. Два вида N. giraulti и N. longicornis похожи и тесно связаны между собой. Третий же вид N. vitripennis отделился от двух других около миллиона лет назад и принципиально отличается от своих собратьев в первую очередь составом кишечных микроорганизмов.

Когда N. giraulti и N. longicornis были спарены в лаборатории, основная часть их потомства выжила, но, когда каждый из видов был скрещён с N. vitripennis, более 90% личинок умерло. Когда учёные исследовали паразитов у выживших особей, оказалось, что они имеют почти тех же паразитов, что и их родители. В то же время паразиты погибших личинок радикально отличались.

Выжившее потомство было воспитано в стерильной среде, но как только им были представлены новые паразиты, популяция погибла. "Большинство организмов нуждается в своих паразитах, чтобы оставаться здоровыми, – прокомментировал такой результат Бракер. – Но в организмах гибридов происходит некая поломка, из-за которой взаимодействие генов "хозяина" с генами микроорганизмов приводит к смерти. Либо иммунная система не способна распознать хорошую бактерию, либо хорошая бактерия теперь ведёт себя плохо". Оба варианта приводят к тому, что иммунная система реагирует слишком остро.

Паразитическая оса рода Nasonia. Насекомые откладывают яйца внутрь куколок (коричневые) некоторых видов мясных мух (на врезке). Личинки ос (оранжевые) питаются мухами и выгрызают себе проход, становясь взрослыми особями (фото Robert M. Brucker).

Ранее микробиолог Юджин Розенберг (Eugene Rosenberg) из Тель-Авивского университета обнаружил, что мухи-дрозофилы, питавшиеся патокой, не спариваются со своими сородичами, питавшимися крахмалом. Но, когда насекомым давали антибиотики, убивающие микрофлору кишечника, они начинали спариваться снова. "Это новое исследование весомее нашего, – отозвался Розенберг об экспериментах американских коллег. – Оно указывает не только на малозначительные изменения в половых предпочтениях, но и на смертоносное действие несовместимых генов: это и приводит к видообразованию".

Джон Уэррен (John Werren) из университета Рочестера считает это открытие важным и потенциально новаторским, но он не уверен, что эта теория применима к крупным организмам. По мнению учёного, микроорганизмы нельзя назвать частью генома, ведь микроорганизмы и организм-носитель развиваются не как единое целое. Тем не менее, он считает, что науке предстоит раскрыть ещё много примеров влияния кишечных паразитов на выделение новых видов.

По словам Борденстайна, новое исследование не опровергает дарвиновской теории эволюции, но изменяет представление о расхождении видов в пределах популяции. Это доказывает, что на эволюцию влияют не только гены, код которых располагается в ядре клеток, но и другие составляющие организма. Микробиомы (сообщества микроорганизмов в организме) на деле оказались куда более значимыми, чем считалось ранее в эволюционной биологии.

Добавим, что проведённые исследования оказались весомым практическим доказательством хологеномной теории эволюции (Hologenome theory of evolution), выдвинутой в 1980-х годах Ричардом Джефферсоном (Richard Jefferson), учёным из австралийского Технологического университета Квинсленда в Брисбене. Он предположил, что объектом естественного отбора является не отдельный организм, а организм вместе со связанными с ним микробным сообществом. Тем не менее, эксперимента над осами недостаточно для однозначных выводов – Джефферсон подчёркивает необходимость проведения исследований на высших животных (например, мышах). Только тогда можно будет назвать хологеномную теорию общеприменимой.

Источник