Không có vi khuẩn? Không có vấn đề với sâu bướm

Anonim

Các vi sinh vật có vẻ phổ biến: con người và nhiều loài khác dựa vào hàng tỷ sinh vật nhỏ trong ruột để hỗ trợ tiêu hóa, trao đổi chất và các chức năng khác. Hiện nay, các nhà khoa học tại Đại học Colorado Boulder đang đặt câu hỏi về ý tưởng rằng vi sinh vật rất phổ biến ở các loài động vật.

Sâu bướm có ít vi khuẩn và nấm cư trú trong ruột của chúng hơn các động vật khác và các vi khuẩn bên trong chúng dường như thiếu vai trò có thể nhận dạng, ngoài đôi khi gây bệnh. Những phát hiện đáng ngạc nhiên cho thấy rằng nhóm côn trùng đa dạng này có thể không cần vi khuẩn, và có thể dẫn đến những khám phá mới về mức độ và vai trò của các cộng đồng vi khuẩn thường trú ở động vật.

Các phát hiện đã được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Proceedings của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Tobin Hammer, một ứng cử viên tiến sĩ tại Khoa sinh thái học tiến hóa và sinh vật học của CU Boulder, cho biết: “Trong lĩnh vực vi sinh vật, có giả định hiện hành rằng tất cả các loài động vật đều có vi sinh vật cư trú. "Khi tôi bắt đầu dự án, tôi đã không mong đợi nó sẽ diễn ra theo cách này."

Hammer tò mò về vai trò của vi khuẩn trong sâu bướm. Lepidoptera thứ tự, với khoảng 180.000 loài bướm và bướm đêm, được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng các nhà khoa học không chắc chắn nếu sâu bướm có bất kỳ đối tác vi khuẩn nào. Các cộng sinh này phổ biến ở động vật ăn cỏ. thường cần sự giúp đỡ để tiêu hóa những cây xơ cứng. Hammer nghĩ rằng sâu bướm ăn cỏ cũng có thể là vật chủ của cộng đồng vi khuẩn và nấm.

Hammer và các cộng tác viên của ông đã thu thập các mẫu phân từ sâu bướm ở Colorado, Arizona, New Hampshire, Massachusetts và Costa Rica. Họ chiết xuất DNA từ những phân này, và từ một chiếc lá từ cây mà con sâu bướm đang nhai. Các nhà khoa học cũng sử dụng phân của các loài động vật khác để so sánh, bao gồm cả các mẫu được tìm thấy tại các địa điểm thực địa và trong phòng thí nghiệm.

So với các loài động vật khác, sâu bướm có ít hơn khoảng 50.000 lần vi khuẩn. Nếu ruột của con người giống như một khu rừng nhiệt đới về sự phong phú của vi sinh vật, Hammer nói, ruột của sâu bướm giống như một sa mạc.

Hầu hết các DNA vi sinh vật mà các nhà khoa học đã tìm thấy bên trong sâu bướm phù hợp với các vi khuẩn được tìm thấy trên lá cây, cho thấy rằng các vi khuẩn chủ yếu được ăn vào từ môi trường xung quanh. Ngược lại, các động vật khác nuôi dưỡng các cộng đồng vi sinh vật khác biệt với môi trường của chúng.

Để xem vi sinh vật thưa thớt trong ruột của sâu bướm có vai trò không, các nhà khoa học tiến hành thí nghiệm thứ hai. Họ nuôi sâu bướm trong túi nhựa, và rải thức ăn của họ bằng thuốc kháng sinh để giết bất cứ thứ gì sống trong ruột của họ. Những con sâu bướm kháng sinh tăng trưởng và phát triển thành người lớn mà không có bất kỳ trở ngại nào, dường như không bị cản trở bởi việc thiếu vi khuẩn. Ở các loài côn trùng khác, các thí nghiệm tương tự đã gây ra sự phát triển còi cọc và tử vong.

"Sâu bướm hoạt động cơ bản khác với nhiều loài động vật khác", Hammer nói.

Nghiên cứu cho thấy rằng có thể có sự cân bằng để lưu trữ một microbiome. Vi khuẩn có thể lọc chất dinh dưỡng từ vật chủ của chúng, và có thể di chuyển từ đồng minh đến những người gây bệnh. Họ cũng có thể làm cho máy chủ của họ dễ bị tổn thương. Ví dụ, nếu sâu bướm đã dựa vào vi khuẩn, nó có thể có khả năng nhắm mục tiêu đối tượng đường ruột trong sâu bướm cắt giảm cây trồng với thuốc trừ sâu đặc biệt. Con sâu bướm, với lối sống đơn giản của việc ăn liên tục, có thể đơn giản là không được hưởng lợi từ bất kỳ vi khuẩn nào.

Mặc dù có một số bằng chứng cho thấy loài bướm có nhiều vi khuẩn hơn sâu bướm, nhưng lợi ích của loài bướm vẫn chưa rõ ràng. Hammer có kế hoạch để kiểm tra mối quan hệ này trong tương lai và hy vọng những phát hiện này sẽ dẫn đến nhiều khám phá về vi sinh vật độc đáo hoặc vắng mặt. Ông suy đoán rằng các nhà nghiên cứu khác đã tìm thấy kết quả tương tự trong quá khứ, nhưng không báo cáo họ, nghĩ rằng họ không chính xác.

Nhìn chung, nghiên cứu đẩy các nhà khoa học xem xét các chi phí và lợi ích của một microbiome và tại sao một sinh vật có thể áp dụng một cộng đồng vi khuẩn.

"Tôi nghĩ rằng nó sẽ khuyến khích chúng tôi xem xét lại sự đa dạng của các hiệp hội vi sinh vật này thực sự là gì", Hammer nói.

menu
menu