Відсутність мікробіома зробила дрозофіл гіперактивними

Кишкові бактерії впливають на рухову активність мух-дрозофіл - дрозофіли без мікробіома пересуваються швидше і довше, ніж мушки з мікробіомом. На рухливість мух впливає білок ксилоізомеразу, що виробляється однією з переважаючих в мікробіомі бактерією йдеться в дослідженні, опублікованому в.

Дослідження поведінки тварин в першу чергу зосереджені на центральній нервовій системі і в останнє з'являються дані про те, що зв'язок між кишечником і мозком може впливати на такі поведінкові аспекти як тривога, пізнавання і соціальні взаємодії. Не так давно стало відомо, що кишковий мікробіом впливає на розвиток і особливості роботи нервової системи у мишей. Однак, чи впливають кишкові бактерії на рухову активність, і якщо так, то як це відбувається, досі було невідомо.

Кетрін Шреттер () з Каліфорнійського Технологічного інституту в США і її колеги вирішили дослідити взаємодію мікробіома і його господаря на класичному лабораторному об'єкті - плодовій мушці (). Вчені спостерігали за пересуванням самок мушок декількох генетичних ліній у присутності і у відсутності кишкової флори. Коли мушки були вирощені без мікробіоти в кишківнику, вони ставали гіперактивними - середня швидкість їх переміщення і тривалість періодів ходьби були вище, а паузи між переміщеннями були коротшими, ніж у мушок з нормальною мікробіотою. Мушки вирощені з нормальною кишковою мікробіотою, але нагодовані антибіотиками, також демонстрували гіперактивність.

У кишечнику дрозофіл мешкає від п'яти до 20 видів бактерій, два види домінують, маючи приблизно однакову щільність населення - і тому саме на ці бактерії вчені звернули увагу в першу чергу. У повністю сформованих особин дрозофіл без кишкової флори, яким заселили тільки відбулося зниження рухливості, в той час як заселення не вплинуло на активність. При цьому введення мухам убитих клітин не впливало на активність, - отже, на активність мухи впливають тільки метаболічно активні бактерії.

За допомогою біохімічного аналізу дослідники виявили білок ксилоізомеразу, який міг бути фактором, що впливає на рухливість, так як був присутній тільки в і. Цей білок викликає зворотну ізомеризацію деяких цукрів. Введення мухам ксилоізомерази знизило рухливість мух-дрозофіл, так що, схоже, саме цей білок впливає на активність дрозофіл. Автори припускають, що це відбувається за допомогою ізомеризації ключових вуглеводів, наприклад, трегалози.

Щоб підтвердити своє припущення, автори зробили генномодифіковані бактерії, у яких був видалений ген ксилоізомерази. Виявилося, що модифікований штам дійсно не впливає на рухливість мушок. Дослідники відзначають, що необхідна подальша робота для визначення нейронів і процесів, що відбуваються в нервовій системі під впливом бактеріальної ксилоізомерази, а також експерименти на інших модельних організмах. Дослідження мікробіома в останні роки дуже популярні і дають багато цікавих результатів. Раніше ми писали про те, що мікробіом регулює експресію цілого ряду генів у багатьох видів, мікробіом марафонців перетворять на харчові добавки, а слідами мікробіома можна буде впізнати злочинця.