У гусениц не нашли микробиома
Тобин Хаммер с коллегами из Колорадского университета обнаружили, что гусеницы прекрасно обходятся без кишечных симбионтов. Это опровергает общепринятое мнение, что не существует животных без микроорганизмов-симбионтов. Исследование опубликовано в PNAS.
В кишечнике многих животных обитает огромное количество микроорганизмов-симбионтов, которые оказывают полезное и важное влияние на биологию хозяина, сообщество таких микроорганизмов называют микробиомом. Микробиом способен регулировать развитие животных, иммунитет и обмен веществ. До сих пор считалось, что наличие микробных симбиозов являются универсальными для всех животных. Однако, американские исследователи нашли группу животных, с которыми все оказалось не так однозначно. Они исследовали отряд Чешуекрылых (Lepidoptera) — одну из крупнейших групп насекомых, ключевой компонент большинства наземных пищевых цепей и необычайно разнообразный по представителям отряд.
Тобин Хаммер с коллегами сфокусировались на гусеничной стадии развития Чешуекрылых. Стадия гусеницы может длиться от нескольких недель до нескольких лет и по мере роста гусеницы несколько раз линяют. По окончанию своего развития гусеница превращается в куколку, из которой появляется взрослая бабочка. На протяжении своей жизни гусеница интенсивно питается, запасая питательные вещества для последующего развития. Гусеницы большинства видов питаются зелеными частями растений, отдельные виды хищничают. Существуют некоторые травоядные насекомые у которых был определен микробиом, роль которого дополнить недостающие питательные вещества, нейтрализовать токсины или переварить растительные клеточные стенки. У гусеницы простая морфология кишечника и быстрая скорость пищеварения, поэтому, вероятно, микроорганизмы не могут надолго «задержаться» в кишечнике гусеницы. Микроскопические исследования подтвердили предположение, что в кишечнике гусениц наблюдался минимальный микробный рост. Однако, анализ ДНК показал неоднозначные результаты, в некоторых исследованиях сообщается о чрезвычайно богатом сообществе бактерий.
Хаммер с коллегами проанализировали последовательность гена 16S рибосомальной РНК микробиомов 124 видов активно кормящихся гусениц в Коста-Рике и Соединенных Штатах. Также был исследованы 24 дополнительных вида насекомых, птиц и млекопитающих, которые, как ожидалось, имели функциональные микробиомы. По сравнению с другими насекомыми и позвоночными, которые были проанализированы с использованием тех же методов, микроорганизмов, обнаруженные в гусеницах, были необычно мало и состав микробиома сильно варьировался среди отдельных насекомых. Авторы статьи пришли к выводу, что обнаруженные в кишечнике микроорганизмы были не постоянными «жителями», а скорее «временными жильцами», поэтому у гусениц нет кишечного микробиома.
Как оказалось, гусеницы не столь уникальны в отсутствии постоянного микробиома. Микробиомы палочника, гусениц пилильщиков, сапрофаговой мухи, паразитического конского червя, листового жука и некоторых муравьев также очень обедненные. Фактически, данные Хаммера свидетельствуют о том, что у черной казарки (Branta bernicla) и у коричневой летучей мыши (Myotis lucifugus) также минимально представленный кишечный микробиом. Поскольку гусеницы, как видно, не единственный пример относительной автономии от кишечных симбионтов, степень зависимости от микроборганизмов является недооцененной, но, вероятно, важным аспектом биологического разнообразия животных.
Роли микробиома в жизни животных посвящено в последнее время огромное количество исследований.
из Медицинской школы Гарвардского университета выяснили, чем кишечный микробиом марафонцев отличается микробиома обычных людей. А группа
установила связь между задержкой роста детей и кишечным микробиомом.
Лилия Фахранурова
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.