Человек никогда не бывает один — в человеческом теле присутствуют тысячи микроорганизмов. По сути, невидимых спутников бывает так много, что порой трудно представить себе их количество.
Совокупность этих микроскопических компаньонов носит название «микробиом». То, что каждый вид растений или животных сопровождается отличительным микробиомом, — давно не новость. Но из года в год ученые получают все новые данные о том, какое воздействие оказывают микробы на своего носителя — на его нервную систему, пищеварение или иммунитет к инфекциям.
Последняя новость в этой области идет вразрез с современным научным пониманием — оказывается, наши спутники-микробы играют очень важную роль в процессах эволюции. Новое исследование, результаты которого были опубликованы 18 июля в журнале «Science», предоставляет прямые доказательства того, что микроорганизмы могут способствовать возникновению новых видов, снижая жизнеспособность гибридных особей, появившихся вследствие скрещивания разных видов.
Вышеупомянутое исследование дает наиболее убедительные на сегодняшний день доказательства спорной хологеномной теории эволюции, которая предполагает, что объектом естественного отбора является не просто отдельный организм, как считал Ч. Дарвин, но организм в совокупности со своим микробным сообществом. (Хологеном — это совокупность генов организма-хозяина и микроскопических симбионтов).
«Это было очень рискованное предположение. Считалось, что возникновение новых видов главным образом обусловлено генетическими изменениями в ДНК хромосом ядра. Наше исследование показывает, что как ядерный геном, так и микробиом должны считаться определяющими факторами видообразования», — заявляет кандидат биологических наук, доцент Сет Борденштайн, проводивший исследование совместно с аспирантом Робертом Брукером.
Для проведения исследования использовались три вида семейства Птеромалиды. Эти крохотные, размером со спичечную головку осы паразитируют на мясных мухах и других насекомых-вредителях, что дает возможность использовать их в качестве средства биологического контроля.
«Микробиом этих ос состоит из 96 групп различных микроорганизмов», — говорит Брукер. Два используемых учеными вида (Nasonia giraulti и Nasonia longicornis) выделились всего лишь около 400 тыс. лет назад, поэтому они тесно связаны генетически. Эта схожесть также отображается в их микробиомах. В то же время, третий вид (N. vitripennis) выделился около миллиона лет назад, поэтому его геном и микробиом значительно отличаются, поясняет ученый.
Смертность гибридного потомства двух тесно связанных видов была относительно низкой — около 8 процентов, но смертность гибридного потомства любого из них и N. vitripennis оказалась весьма высокой — более 90%.
«Микробиомы жизнеспособных гибридов мало отличались от микробных сообществ, присущих исходным видам, а микробиомы нежизнеспособных гибридов отличались хаотичностью», — сообщает Брукер.
Различные формы несовместимости, приводившие к смерти гибридного потомства, имели микробиальную природу — исследователи продемонстрировали это, выращивая ос в лишенной микроорганизмов среде. Поразительным оказалось то, что выживаемость гибридов, лишенных микробов, оказалась не ниже выживаемости чистопородной линии. Но когда гибридным особям, живущим в стерильной среде, дали микробы, полученные от обычных гибридов, их выживаемость резко упала.
«Наши результаты переместили споры об хологеномной эволюции с уровня идеи на уровень наблюдаемого явления», — заявляет Борденштайн. «И теперь вопрос состоит уже не в том, существует ли хологеном, а в том, насколько часто он встречается».
