Burung dan kelelawar memiliki mikrobioma usus yang aneh – mungkin karena mereka bisa terbang – Sains Terkini


Pada saat kombucha adalah hal biasa di menu kafe dan "probiotik-diperkaya" telah menjadi kata kunci kesehatan terbaru, nyali kami tidak pernah lebih relevan. Dengan alasan yang bagus, manusia mulai lebih memperhatikan bakteri yang hidup di usus kita – mikrobioma kita. Microbiome membantu melawan penyakit dan membantu pencernaan, memainkan peran penting dalam kesejahteraan banyak makhluk, dari anjing ke primata ke tikus. Tetapi untuk pertama kalinya – sebagian besar karena koleksi museum – para ilmuwan dapat membandingkan nyali mamalia, burung, reptil, dan amfibi yang sama. Ternyata tidak semua spesies sangat bergantung pada mikrobioma usus mereka. Faktanya, burung dan kelelawar memiliki mikrobioma yang sangat mirip, dan keduanya tampaknya tidak terlalu bergantung padanya. "Mengapa?" Anda mungkin bertanya: untuk mengakomodasi kemampuan mereka untuk terbang, para ilmuwan berpikir.

"Jika Anda membawa banyak bakteri dalam usus Anda, itu bisa sangat berat dan dapat mengambil sumber daya dari Anda," kata Holly Lutz, seorang rekan peneliti di Field Museum Chicago dan peneliti postdoctoral di University of California San Diego. "Jadi jika Anda adalah hewan yang memiliki tuntutan energi sangat tinggi, katakanlah karena Anda terbang, Anda mungkin tidak mampu membawa semua bakteri itu di sekitar, dan Anda mungkin tidak mampu memberi makan mereka atau berurusan dengan mereka."

"Ketika kami pertama kali memulai proyek ini, saya berpikir bahwa akan masuk akal bahwa kita akan melihat hubungan yang sama antara hewan dan mikroba usus mereka ketika hewan berbagi makanan yang sama. Gagasan kami tentang langit adalah bahwa penerbangan dapat memaksakan jenis seleksi yang sama di mana mikroba hewan inang. Yang mengejutkan adalah bahwa kami tidak menemukan bahwa burung dan kelelawar berbagi mikrobioma yang sama per se, tetapi keduanya tidak memiliki hubungan spesifik dengan mikroba, "kata Se Jin Song, yang co-first penulis studi dari UC San Diego.

Untuk mengetahui hubungan antara mikrobioma usus dan spesies yang sangat berbeda ini, Lutz dan rekan-rekannya turun dan kotor: menganalisis sampel tinja sekitar 900 spesies hewan dengan tulang punggung – studi pertama dari jenisnya untuk menganalisis mamalia dan burung keanekaragaman mikroba pada skala global.

Itu adalah upaya besar dan kolaboratif, menyatukan para peneliti, koleksi museum, dan direktur kebun binatang dari seluruh dunia. Seperti sesuatu yang akan Anda saksikan di film Indiana Jones, Lutz berkelana ke dalam perut gelap gua-gua terpencil Uganda dan Kenya dengan senter di belakangnya dan bergegas memanjat dinding berbatu untuk mengumpulkan sampel dari kelelawar Afrika.

Setelah semua sampel dikumpulkan, para ilmuwan menggunakan sekuensing genetik throughput tinggi untuk memprosesnya. DNA diekstraksi dari sel-sel individual menggunakan detergen khusus dan metode filtrasi, setelah itu para ilmuwan dapat menargetkan gen tertentu yang umum untuk semua bakteri untuk "barcode" komunitas bakteri yang ada dalam setiap sampel. Dengan mengumpulkan sampel dari masing-masing host – disebut sebagai "perpustakaan" – mereka kemudian dapat mengurutkan sampel secara massal dan membuat perbandingan luas yang membentuk dasar penelitian.

Para ilmuwan berharap melihat mikrobioma usus berbaris sesuai dengan pohon keluarga hewan tempat mereka hidup. Secara umum, hewan yang terkait erat satu sama lain memiliki mikrobioma usus yang sama, karena mereka berevolusi bersama – sebuah pola yang oleh para ilmuwan disebut sebagai filosimbiosis.

Itu sebabnya mereka terkejut melihat bahwa mikrobioma usus kelelawar memiliki sedikit kesamaan dengan sesama mamalia mereka. Mikrobioma usus kelelawar sebenarnya lebih mirip dengan burung daripada kelompok lain. Dibawa pulang? Bahwa pada burung dan kelelawar, ada sedikit hubungan antara seberapa dekat spesies yang terkait dan seberapa mirip mikrobiom mereka.

Kaitan antara burung dan kelelawar bukan pada leluhur mereka, tetapi pada gaya hidup mereka. Burung dan kelelawar sangat berbeda dan hanya saling terkait, tetapi mereka berdua secara independen mengembangkan kemampuan untuk terbang. Lutz memiliki firasat bahwa burung dan kelelawar harus ringan untuk terbang mengubah nyali mereka. Saluran pencernaan mereka jauh lebih pendek daripada mamalia darat yang berukuran sebanding dan membawa bakteri jauh lebih sedikit – memberi hewan terbang lebih sedikit barang untuk diangkut. Ada juga kemungkinan bahwa nyali mereka tidak menyediakan makanan yang diperlukan bagi bakteri untuk mempertahankan pertukaran simbiosis (saling menguntungkan) yang akan membuat hidup di sana bermanfaat bagi bakteri.

Selain memiliki nyali yang lebih pendek dan lebih sedikit bakteri, bakteri yang dimiliki burung dan kelelawar cenderung sangat bervariasi. Untuk semua kelompok mamalia selain kelelawar, ada pola nyata bakteri tertentu yang ditemukan dalam kelompok yang terkait erat. Namun, dengan burung dan kelelawar, Anda melihat semua jenis bakteri tersebar di hampir secara serampangan. "Ini hampir seperti mereka hanya mengambil apa pun yang ada di sekitar mereka dan mereka tidak benar-benar membutuhkan mikroba mereka untuk membantu mereka dengan cara yang kita lakukan," kata Lutz.

Para ilmuwan berharap bahwa mempelajari lebih banyak tentang nuansa mikrobioma hewan lain dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang mikrobioma kita. Spesies yang tidak terlalu bergantung pada mikrobioma usus mereka dapat memberikan wawasan khusus. "Jika kita menempatkan diri kita dalam semacam situasi ekstrem di mana kita mengganggu microbiome kita, ada sesuatu yang dapat kita pelajari dari hewan yang tidak terlalu membutuhkan microbiome mereka," cetus Lutz.

Lutz mencatat bahwa penemuan ini tidak akan mungkin terjadi tanpa koleksi museum dari seluruh dunia. Spesimen-spesimen nyali burung dan kelelawar yang tersimpan di ruang-ruang kriogenik yang diisi dengan nitrogen cair di Pusat Sumber Daya Koleksi Museum Field dikeluarkan untuk membantu memberikan sampel luas yang diperlukan untuk penelitian sebesar ini.

"Ruang lingkup makalah ini – dalam hal spesies yang kami sampel – benar-benar luar biasa. Keragaman kolaborator yang datang bersama-sama untuk membuat studi ini terjadi menunjukkan seberapa banyak yang dapat kami capai ketika kami menjangkau dan memiliki ini besar dan menarik. kolaborasi kelembagaan, "kata Lutz.

Referensi:

Material disediakan oleh Museum Lapangan. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.