Šeimininko genetikos vaidmuo žarnyno mikrobiomui yra beveik universalus, tačiau priklausomas nuo aplinkos

Kartu paėmus, mūsų žarnyne gyvenančios bakterijos, virusai, grybai ir kiti mikrobai sudaro žarnyno mikrobiomą, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį žmonių ir gyvūnų sveikatai. Naujuose Minesotos, Notre Dame ir Duke universiteto tyrimuose mokslininkai nustatė, kad genetika beveik visada vaidina svarbų vaidmenį formuojant laukinių babuinų žarnyno mikrobiomą.

„Tyrimai parodė, kad šeimos nariai žarnyne turi didelę dalį mikrobų, tačiau sunku atsakyti, ar mūsų mikrobiomą labiau formuoja gamta, pvz., paveldime iš savo šeimos, ar puoselėjame, pavyzdžiui, panašius. dietos, aplinka ir elgesys, kuriais šeimos dalijasi“, – sakė pagrindinė autorė Laura Grieneisen. Biologijos mokslų kolegija. „Daugelis žmonių ligų ir kitų sveikatos žymenų turi genetinį komponentą. Bakterijų skaičius ir rūšys žarnyne nesiskiria. Žarnyno mikrobiomo paveldimumo supratimas padės mums geriau susieti genus, žarnyną ir sveikatą.

Norėdami ištirti nuoseklius duomenis, mokslininkai per 14 metų atsižvelgė į daugiau nei 16 000 mikrobiomų mėginių, surinktų iš 585 laukinių babuinų. Šių mikrobiomų duomenų dydis ir kartos apimtis, kurie yra labai svarbūs norint suprasti, kaip mikrobiomą veikia genetika (ty mikrobiomo paveldimumas), dar nebuvo surinkti žmonėms.

Tyrime, paskelbtas žurnale Sciencekomanda ištyrė, kaip šeimininko bruožai (pvz., amžius, lytis), elgesys (pvz., priklausymas socialinei grupei, priežiūra), mityba, giminystės ryšys ir aplinkos ypatybės (pvz., sezonas, metai) numatė 1034 žarnyno mikrobiomų požymius.

Tyrėjai nustatė, kad:

• nors ankstesni tyrimai su žmonėmis parodė, kad paveldimi žarnyno mikrobiomų taksonai (ty organizmo rūšis, šeima ir klasė) buvo nedažni, 95 % mikrobų taksonų buvo paveldimi laukinių babuinų populiacijoje;
• paveldimumo įverčiai stipriai ir teigiamai koreliuoja tarp žmonių ir babuinų, o tai rodo, kad mažo pavianų paveldimumo bruožai taip pat gali būti paveldimi, bet liko nepastebėti žmonėms;
• mikrobiomų paveldimumas yra dinamiškas ir priklausomas nuo konteksto, todėl paveldimumas yra didesnis sausuoju metų laiku, esant mažai mitybos įvairovei ir vyresniems šeimininkams.

„Mūsų rezultatai kokybiškai pakeičia lauko požiūrį į mikrobiomų sudėtį lemiančius veiksnius“, – sakė bendraautorius. Ran Blekhmanas, Biologijos mokslų kolegijos docentas. „Nuo tokio, kuriame šeimininko genotipas nevaidina jokio vaidmens daugumoje mikrobiomų taksonų, iki tokio, kuriame šeimininko genotipas beveik visada vaidina vaidmenį. Dėl to mikrobiomų bruožai gali išsivystyti per natūralią šeimininko atranką.

Tyrėjai teigia, kad tai atveria duris identifikuoti atskirus mikrobus, kuriuos ypač formuoja šeimininko genetika.

“Dėl to, jei yra mikrobų, kurie yra paveldimi ir susiję su sveikatos rezultatais, tai leistų mums geriau suprasti genetinį šių rezultatų pagrindą”, – sakė Grieneisenas. „Didžioji dalis mikrobiomų gali būti matoma natūraliai atrankai šeimininko genome.

Tyrėjai priduria, kad jų rezultatai atitinka ankstesnį darbą: nors šeimininko genotipo vaidmuo yra universalus, jų aplinka ir elgesys vis dar yra daug svarbesni nei genetika formuojant mikrobiomų sudėtį. Komanda ir toliau dirbs su laukinių babuinų duomenų rinkiniu, siekdama atsakyti į klausimus apie ilgalaikių mikrobiomo pokyčių priežastis ir fiziologines pasekmes.

Šis tyrimas buvo paremtas Nacionalinių sveikatos institutų, Minesotos universiteto Didžiųjų iššūkių biologijos postdoktorantūros stipendijos, Duke universiteto gyventojų tyrimų instituto ir Notre Dame universiteto Eck pasaulinės sveikatos instituto finansavimu.