Микробиом диких сурикатов формируется под влиянием социума

Ученые предполагают, что состав, разнообразие и стабильность микробиомов животных формируется в том числе и социальной организацией; так появилась концепция «социального микробиома». Остается неясным, как социальная организация влияет на микробиом в противоположность биологическим факторам (возрасту, полу, состоянию здоровья) и факторам окружающей среды (например, климату). Несмотря на растущий интерес, о социальном микробиоме по-прежнему известно не так много. Ученые в основном сосредоточились на отслеживании прямых контактов или совместного использования одного пространства, способствующих обмену микроорганизмами. Однако индивидуальные роли животных в группах и родственные связи тоже могут влиять на закономерности контактной передачи микробов. Ожидается, что обмен микроорганизмами будет происходить чаще среди членов одной группы или между близкими родственниками, но свидетельств этому практически нет.

Ученые из ЮАР, Германии и Великобритании исследовали влияние социальной организации, индивидуальных биологических особенностей и факторов окружающей среды на микробиом кишечника диких сурикатов в Калахари. Исследование проводилось на восьми социальных группах в течение трех периодов с 2006 по 2017 год.

Более чем за три десятилетия исследований популяции сурикатов в Калахари ученые много узнали об их социальной организации. Сурикаты живут в небольших и средних группах с четким разделением социального статуса, при котором доминирующие пары подавляют размножение у других членов группы. Недавние исследования показали, что на микробиоту сурикатов влияют такие факторы, как циркадные ритмы, возраст, изменение климата и инфекционные заболевания, особенно их восприимчивость к Mycobacterium suricattae.

В общей сложности было проанализировано 528 образцов фекалий, полученных от 146 сурикатов, микробные сообщества охарактеризовали с помощью секвенирования гена 16S рРНК. Для статистической оценки влияния различных факторов (социальных, биологических и экологических) на обилие бактерий исследователи применили модели совместного распределения видов (JSDM). Влияние родства и принадлежности к группе сравнивалось с помощью многомерной регрессии матриц (MR-QAP).

Авторы предположили, что более многочисленные бактерии будут чаще передаваться между особями, а редкие будут встречаться только у некоторых, демонстрируя «вложенный» паттерн. Действительно, этот паттерн наблюдался — одни бактерии присутствовали у большинства или всех сурикат, в то время как другие были обнаружены только у меньшинства. Эта закономерность указывает на наличие «ядра» микробиоты, общего для большинства особей, и подтверждает, что структура сообществ формируется под действием детерминированных, а не случайных факторов.

Принадлежность к социальной группе оказала сильное влияние на состав бактериальных сообществ. Сурикаты, принадлежащие к одной группе, имели более схожую микробиоту, чем особи из разных групп.

Групповая принадлежность влияла на микробиом сильнее, чем родство (генетическая связь). Это говорит о том, что горизонтальный путь передачи бактерий может быть более значимым, чем вертикальный (от матери к потомству). Тем не менее, в некоторых группах (пять из восьми) родственные особи внутри группы также имели более схожую микробиоту, чем неродственные.

JSDM-анализ позволил оценить относительный вклад 11 социальных, биологических и экологических ковариат. Среди социальных ковариат наибольший эффект имела принадлежность к группе, за ним следовал статус доминирования, а недавняя иммиграция в группу имела наименьший эффект. Среди биологических переменных наибольший эффект имел возраст, за ним следовали состояние здоровья, при этом пол имел наименьшее влияние. Среди переменных окружающей среды наибольшее влияние оказало время отбора проб, за ним следовали осадки и температура и, наконец, время после периода сбора пищи.

Тем не менее, принадлежность к группе оказала меньшее влияние, чем возраст особи и время отбора проб (которые оказали наибольшее влияние на численность бактерий из всех 11 ковариат). Принадлежность к группе имела значительно больший эффект, чем другие биологические ковариаты (пол, состояние здоровья), а также временная ковариата — время, прошедшее с периода сбора пищи. Температура и количество осадков оказывали примерно такое же влияние, что и принадлежность к группе.

Родственные бактерии не встречались чаще у одной и той же особи, но были бактерии, которые чаще встречались совместно. На 32 таксона бактерий принадлежность к группе оказывала особо сильное влияние. Большая часть этих таксонов чаще встречалась совместно друг с другом, в том числе полезные бактерии Mucispirillum (защищает кишечник), Alloprevotella, Roseburia (вырабатывает масляную кислоту) и Blautia (противовоспалительные свойства) с потенциально вредными бактериями Fusobacterium (связан с туберкулезом у сурикатов) и Campylobacter (связан с диареей). Напротив, бактерии Cellulomonas, Christensenellaceae и Ruminococcus редко встречались вместе с Alloprevotella, Roseburia, Negativibacillus и Butyricicoccus.

Обмен микробными сообществами в группах сурикатов, который включает совместное присутствие как полезных, так и вредных бактерий, согласуется с гипотезой о том, что обмен полезной микробиотой мог быть положительным эволюционным стимулом для развития социальности.

Друзья делятся всем, даже микробиомом