Darmbakterien: Wie Fledermäuse das Paradigma ändern

Eine kürzlich durchgeführte Untersuchung des Mikrobioms von Fledermäusen ergab, dass sie anderen Regeln folgen als andere Säugetiere. Die Autoren fragen sich, ob diese Unterschiede sie anfälliger für Umweltveränderungen machen könnten.

Ein neues Papier untersucht die Darmbakterien von Fledermäusen.

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Darmbakterien sind für die menschliche Gesundheit von entscheidender Bedeutung. Unsere ansässigen Mikroben helfen uns, Lebensmittel zu verdauen, aber ihre Rolle geht weit über die einfache Verarbeitung hinaus.

Wissenschaftler finden zunehmend Hinweise darauf, dass unsere Darmbakterien bei einer Reihe von Gesundheitszuständen eine Rolle spielen könnten.

Menschen sind nicht allein, wenn es um ein Mikrobiom geht. Alle Säugetiere, in der Tat die meisten Tiere, haben eine Legion von Mikroben, die auf ihnen und in ihnen leben.

Da Darmbakterien während der gesamten Entwicklungszeit zusammen mit Säugetieren gelebt haben, haben sie sich gemeinsam entwickelt. In vielen Fällen haben sie sich so entwickelt, dass sie einander zum Überleben brauchen.

Aufgrund dieser Koevolution neigen Arten, die enger verwandt sind, dazu, ähnliche Mikrobiome zu haben, während Arten, die nur entfernt verwandt sind, weniger Ähnlichkeiten aufweisen.

Diese Tendenz des Mikrobioms, eng mit zwei verwandten Arten übereinzustimmen, wird als Phylosymbiose bezeichnet.

Eine überraschende neue Studie ergab, dass diese Regel nicht für Fledermäuse gilt. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift mSystems.

Die Regeln verletzen

In der aktuellen Studie stellten die Wissenschaftler fest, dass selbst eng verwandte Fledermausarten signifikant unterschiedliche Mikrobiome aufweisen. Dies lässt darauf schließen, dass Darmbakterien für Fledermäuse möglicherweise nicht so wichtig sind.

"Es ändert das Paradigma, unter dem wir operieren, dass Tiere Mikroben für die Verdauung und Nährstoffaufnahme benötigen. Das gilt für uns, aber möglicherweise nicht für alle Arten. "

Hauptautorin Holly Lutz vom Chicagoer Field Museum, IL

Um die Darmbakterien der Fledermäuse zu untersuchen, nahmen die Forscher Proben von Haut, Zungen und Eingeweiden von 497 Fledermäusen. Insgesamt analysierten sie 31 Arten aus Uganda und Kenia.

Die Wissenschaftler verglichen das in diesen Proben vorhandene genetische Material, um ein Bild der Arten zu erstellen, die in bestimmten Bereichen jeder Fledermaus leben.

Erstens stellten die Autoren fest, dass auf der Haut mehr Bakterien als im Mund oder Darm vorhanden waren. Dieser Befund steht im Einklang mit der Forschung an anderen Säugetieren.

Fledermäuse unterschieden sich jedoch in einer bemerkenswerten Weise von anderen Säugetieren - ihre Mikrobiome scheinen keinem evolutionären Muster zu folgen. Mit anderen Worten, Fledermäuse zeigen keine Phylosymbiose.

Frühere Studien haben auf diese Abweichung von der Regel hingewiesen, aber frühere Studien hatten keinen Zugang zu einem so breiten Spektrum von Wildarten.

"Es gibt im Wesentlichen keine Beziehung zwischen dem Fledermausmikrobiom und der Evolutionsgeschichte der Fledermäuse", erklärt Lutz.

Sie fährt fort: "Sie würden ähnliche Mikrobiome bei eng verwandten Fledermausarten erwarten, wenn diese Tiere zum Überleben stark von ihren Bakterien abhängen würden. Dies ist größtenteils das, was wir bei anderen untersuchten Säugetieren gesehen haben, aber es ist einfach nicht bei Fledermäusen vorhanden. "

Der beste Prädiktor für die Arten von Bakterien, die im Darm einer Fledermausart gefunden wurden, war der Ort, an dem sie lebt. Mit anderen Worten, wenn zwei Fledermäuse derselben Art an verschiedenen Orten leben würden, an denen sie Zugang zu verschiedenen Nahrungsmitteln hätten, wäre ihr Mikrobiom sehr unterschiedlich. Wenn sie jedoch nebeneinander in derselben ökologischen Nische leben würden, wäre es mehr als wahrscheinlich, dass ihre Mikrobiome ähnlich wären.

Die Forscher fanden auch heraus, dass Fledermäuse, die in höheren Lagen leben, ein vielfältigeres Mikrobiom haben. Laut den Autoren wurde zuvor ein Zusammenhang zwischen Höhe und mikrobieller Vielfalt "in Studien an Amphibienhaut und montanem Boden beobachtet".

Ein Phylum von Bakterien, bekannt als Firmicutes, dominiert normalerweise die Darmmikrobiome von Säugetieren. Auch hier unterscheiden sich die Fledermäuse. Das Fledermaus-Mikrobiom weist eine relative Häufigkeit von Proteobakterien auf, die eher an Vögel erinnert.

Warum sind Fledermäuse anders?

Die Autoren glauben, dass dieser ungewöhnliche Befund auf das innovative Transportmittel der Fledermäuse zurückzuführen sein könnte - sie sind die einzigen Säugetiere, die einen Motorflug (anstatt zu gleiten) erreicht haben. Um in der Luft zu bleiben, musste sich die Anatomie der Fledermaus anpassen.

Im Vergleich zu anderen Säugetieren ähnlicher Größe haben Fledermäuse einen kurzen Darm, was bedeutet, dass sie weniger Darmgewebe und weniger Nahrung tragen. Wissenschaftler glauben, dass diese Anpassung ihnen geholfen hat, Gewicht zu reduzieren und das Fliegen weniger energieintensiv zu machen.

Wie Lutz erklärt, "können Sie beim Fliegen nichts Unnötiges mit sich herumtragen."

Dank ihres kürzeren Darms bewegt sich das Futter in nur 15 bis 30 Minuten über das Verdauungssystem einer Fledermaus. Ein kürzerer Darm könnte bedeuten, dass Fledermäuse nie die Möglichkeit hatten, enge Verbindungen zu ihren bakteriellen blinden Passagieren herzustellen.

Aus ökologischer Sicht fragen sich die Wissenschaftler, ob Umweltveränderungen für Fledermäuse besonders schädlich sein könnten. Eine stabile Population von Darmbakterien trägt dazu bei, das Immunsystem gesund zu halten.

Wenn sich das Darmbakterium einer Fledermaus als Reaktion auf ihre Umgebung ändert, können Umweltveränderungen auch Auswirkungen auf ihr Immunsystem haben.

„Fledermäuse sind möglicherweise sehr anfällig für Umweltveränderungen. Wenn sie ein vorübergehendes Mikrobiom haben, verfügen sie möglicherweise nicht über die stabilsten Abwehrmechanismen. Vom Menschen verursachte Umweltstörungen sind ein sehr wichtiges Thema. Fledermäuse sind möglicherweise besonders zerbrechlich und gefährdeter. “

Hauptautorin Holly Lutz

Es kann jedoch sein, dass Fledermäuse einfach weniger auf ihr Mikrobiom angewiesen sind als andere Säugetiere.

In einem Artikel mit dem Titel "Nicht alle Tiere brauchen ein Mikrobiom" wird argumentiert, dass "Tiere ein Kontinuum der Abhängigkeit von mikrobiellen Symbionten umfassen". Mit anderen Worten, einige Arten können ohne ihr Mikrobiom nicht überleben. Einige Arten haben möglicherweise Schwierigkeiten, ohne ihre zu gedeihen, überleben aber letztendlich, andere benötigen überhaupt kein Mikrobiom.

Die Welt des Mikrobioms ist detailliert und nuanciert; Forscher müssen nach wie vor viel mehr arbeiten.