Бурый медведь: сонный метагеном

	Проанализировав профили 16S рРНК микробиоты кишечника бурого медведя (Ursus arctos) во время зимней спячки (в феврале) и в период активной жизнедеятельности (в июне), исследователи пришли к выводу, что зимой бактериальный состав становится гомогенным, в то время как в летние месяцы в значительной мере зависит от диеты конкретной особи.
Состав медвежьей микробиоты меняется сезонно: зимой одни симбиотические бактерии «засыпают» вместе с хозяином, а другие активно покоряют его кишечное пространство. Рисунок из [2].
Сезонная спячка характерна для многих видов теплокровных (гомойотермных) животных зоны умеренного климата. Не обходит она стороной и бурого медведя — типичного обитателя российских лесов, у которого гибернация совпадает с активной стадией беременности и рождением детенышей. Хорошо известно, что косолапые в течение теплого времени года активно питаются, накапливая за летние месяцы до 180 килограммов подкожного жира, необходимого для сладкого сна в холодные месяцы: в зависимости от региона гибернация может продолжаться от 75 до 195 дней [1]. Несмотря на столь активное накопление жировых запасов, бурый медведь остается метаболически здоровым — в отличие от человека, у которого уже давно обнаружена связь между ожирением и дальнейшим появлением первых признаков диабета. Сравнительный анализ состава микробиоты фекалий во время зимней спячки и в периоды активной жизнедеятельности, как и ожидалось, принес весьма интересные результаты [2]. В частности, было обнаружено 24 бактериальных типа, различающихся зимой и летом. В летние месяцы в кишечнике бурого медведя доминируют Proteobacteria, Firmicutes и Actinobacteria, а зимой — виды, относящиеся к типу Bacteroidetes, при этом численность представителей Firmicutes и Actinobacteria падает — как и микробное разнообразие в целом (рис. 1). Рисунок 1. Сезонные различия микробиоты фекалий бурого медведя. а — Сезонный цикл бурого медведя. б — Различия микробиоты фекалий зимой и летом (метод главных компонент). в — Типы бактерий, представленные в фекалиях зимой и летом. г — Значительно различающиеся типы бактерий в зависимости от времени года. д — Сравнительная представленность (%) доминирующих оперативных таксономических единиц (OTU). Рисунок из [2]. На видовом уровне различия оказались еще более значительными: представленность 199 (из 4447) оперативных таксономических единиц (OTU) достоверно менялась в кишечнике бурого медведя в зависимости от сезона. Авторы отмечают рост доли анаэроба Bacteroides fragilis и исчезновение некоторых видов Helicobacter, Streptococcus и Wolbachia в зимнее время. С последним микроорганизмом всё понятно: знаменитый симбионт насекомых Wolbachia [3] попадает в пищеварительный тракт героя заметки только в теплое время года при поедании насекомых, которые составляют заметную часть рациона Ursus arctos. Обилие видов из бактериального типа Bacteroidetes и сокращение доли микроорганизмов типа Firmicutes было описано ранее в исследованиях кишечной микробиоты других животных в состоянии зимней спячки [4, 5]. Рост численности Bacteroidetes связывают с их способностью к переключению метаболизма (когда нет полисахаридов, бактерии разлагают гликаны, накопленные хозяином за лето) и к катаболизму белков и жиров кишечного эпителия*. Большинство же Firmicutes нуждаются в клетчатке, раздобыть которую зимой просто не могут. * — У человеческих приверженцев «западной» диеты (богатой белками и животными жирами) в микробиоте, судя по всему, тоже преобладают Bacteroidetes, в частности представители рода Bacteroides: «Зоопарк в моем животе» [6]. — Ред. Наряду с анализом микробного метагенома авторы статьи [2] сравнили сезонные уровни метаболитов (метаболомы) в крови медведей, выявив в итоге четкую связь бактериального состава и разнообразия метаболитов во время гибернации с ограничением поступления калорийной пищи в организм бурых медведей. Бурый медведь в зоопарке Гуанчжоу. Фото автора. Литература Википедия: «Бурый медведь»; Sommer F., Ståhlman M., Ilkayeva O., Arnemo J.M., Kindberg J., Josefsson J. et al. (2016). The gut microbiota modulates energy metabolism in the hibernating brown bear Ursus arctos. Cell Rep. 14, 1655–1661; Элементы: «Бактериальная инфекция приводит к необратимой утрате полового размножения»; Carey H.V., Walters W.A., Knight R. (2013). Seasonal restructuring of the ground squirrel gut microbiota over the annual hibernation cycle. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 304, R33–R42; Dill-McFarland K.A., Neil K.L., Zeng A., Sprenger R.J., Kurtz C.C., Suen G., Carey H.V. (2014). Hibernation alters the diversity and composition of mucosa-associated bacteria while enhancing antimicrobial defence in the gut of 13-lined ground squirrels. Mol. Ecol. 23, 4658–4669; биомолекула: «Зоопарк в моем животе».

http://biomolecula.ru/content/1919