Ключевым вопросом для исследователей CRC 1182 является то, как формируется состав микробиома организма в процессе его индивидуального развития. До сих пор неясно, регулируется ли состав микробного сообщества в большей степени процессом функционального отбора или преобладают случайные процессы.
Чтобы изучить состав микробиома, группа исследователей из CAU CRC 1182 и Института эволюционной биологии Макса Планка в Plon (MPI-EB) применила теорию так называемого «нейтрального метаорганизма» ко всему спектру биологических организмов. модельные организмы, от очень простых существ до сложных позвоночных. Ученые из Киля и Плона вчера опубликовали свои выводы в журнале PLOS Biology.
Нулевая модель эволюционной теории
Теоретические модели предлагают один из способов сделать очень сложный индивидуальный состав микробиома управляемым.
Фундаментальной моделью в эволюционных исследованиях является так называемая нейтральная нулевая модель. Это используется для прогнозирования развития популяций без какого-либо давления отбора. Исследовательская группа CRC 1182 применила эту модель к нескольким модельным организмам, от остриц до домашних мышей, и сравнила прогнозы с экспериментально собранными данными. "Теория и экспериментальные данные удивительно хорошо совпадают для многих организмов. Предполагаемый состав домовой мыши, например, обнаруживается в сообществе реальных видов микробов », – резюмировал д-р Майкл Зибер, научный сотрудник MPI-EB и член CRC 1182. «Возможно, что отбор играет меньшую роль в составе микробиома, чем мы предполагали ранее, хотя это не означает, что микробиом не имеет важных функций для организма, это может быть признаком того, что многие различные составы микробиома могут выполнять эти работает одинаково хорошо.
И какой именно состав фактически образуется в отдельном организме, тогда определяется случайностью."
Карта для дальнейшего изучения микробиома
Однако исследователи заметили некоторые существенные отклонения между нейтральной моделью и реальным составом микробиома. Например, отдельные виды бактерий в микробиоме мыши не соответствовали нейтральному прогнозу.
А видовой состав микробов нитчатого червя Caenorhabditis elegans совершенно не соответствовал нейтральной модели.
«Мы предполагаем, что эти отклонения между моделью и реальностью могут указывать на конкретные функции определенных микроорганизмов», – подчеркнул Зибер. Таким образом, исследование систематических отклонений от нейтральной модели может раскрыть ключевые функции определенных видов бактерий в микробиоме.
Первые объяснения отклонений от нейтральной модели уже обсуждаются. Например, некоторые ненейтральные бактерии в микробиоме мыши участвуют в пищеварении, и поэтому их присутствие может быть результатом целенаправленного процесса отбора.
С другой стороны, Caenorhabditis elegans, с его очень быстрой сменой поколений, может не прожить достаточно долго, чтобы развить стабильный, в основном нейтральный состав своего микробиома. «Модель нейтрального метаорганизма, таким образом, обеспечивает важную теоретическую основу для дальнейшего функционального анализа состава микробиома по всему спектру модельных организмов, исследованных в нашем Центре совместных исследований», – сказал представитель CRC 1182 Проф. Томас Бош.