В последнем выпуске научного журнала PLOS Genetics, трех исследовательских групп от Instituto Gulbenkian de Ciencia (www.igc.gulbenkian.pt) (IGC; Португалия), во главе с Исабель Гордо, совместные усилия представить, впервые, как кишечная палочка бактерий (E. coli), одна из первых разновидностей, которые колонизируют человеческий пищеварительный тракт при рождении, приспосабливается и развивается в кишечнике мыши. Исследователи показали, что E. coli с различными выгодными мутациями быстро появляются и, следовательно, большая наследственная изменчивость в этой разновидности производится со временем. Их результаты распутали слой сложности микробиоматерии пищеварительного тракта, которая была неизвестна до сих пор. Это исследование демонстрирует, насколько богатый эволюционная динамика каждого бактерии находятся у здорового животного и будут способствовать для разработки новых стратегий бороться с болезнью, управляя микробами пищеварительного тракта.
Это было неизвестно Чарльзу Дарвину, что процесс естественного отбора, который он вывел из наблюдения разнообразия в мире, окружающем его, мог происходить в его собственном теле. Поскольку эволюция нескольких лет бактерий была изучена в чашках Петри, которые являются очень искусственной окружающей средой.
Лаборатории Исабель Гордо, Карины Ксавьер и Джоселайна Деменджота, в IGC, соединяют свои экспертные знания в эволюции, микробиологии и иммунологии, соответственно, и намереваются изучать эволюцию E. coli в его окружающей среде: пищеварительный тракт. Они накормили мышей E. coli и проанализировали фекалии мышей для мутаций, которые появились во время бактериальной эволюции в кишечнике. Их результаты указывают, что много выгодных мутаций происходят, и бактерии, несущие различные мутации, конкурируют за фиксацию в пищеварительном тракте.
Процесс эволюции – результат этого непрерывного соревнования, где большое разнообразие E. coli напряжения наблюдается.Чтобы определить гены, важные для адаптации к пищеварительному тракту, исследователи проанализировали генетически E. coli напряжения, которые появились. Их результаты указали на определенные генные бактерии разрешения деактивации, чтобы стать лучше в присутствии продуктов, произведенных метаболизмом хозяина.
Они также сообщили об изменениях генов, которые регулируют анаэробное дыхание (процесс, требуемый в окружающей среде низко в кислороде как пищеварительный тракт). Исследователи нашли, что несмотря на высокую сложность изученной окружающей среды – кишечника – эволюционный процесс был очень восстанавливаем, поскольку те же самые мутации произошли в населении E. coli развивающийся у различных мышей.«Замечательно, что мы можем учиться, эволюция с этим уровнем количественной точности в одной из самой сложной окружающей среды когда-либо занималась», говорит Исабель Гордо. «Конкурентоспособная война, которая, кажется, проходит между появляющимися новыми напряжениями данной разновидности, должна будет быть далее объединена с изменением, наблюдаемым между различными разновидностями, населяющими пищеварительный тракт вдоль времени.
Несомненно это открывает комнату для многих интересных будущих изысканий экологии и эволюции и в здоровых и в нездоровых хозяевах».Карина Ксавьер добавляет: «Что наиболее удивленный меня с этими экспериментами было первым, как быстро эти бактерии развиваются в мыши и поэтому в наших телах, и во-вторых, насколько восстанавливаемый эволюционный путь был.
То, что мы наблюдали те же самые мутации, появляющиеся много раз каждый раз, когда мы повторились, этот эксперимент позволит нам прикрепить, указывают основные факторы, управляющие микробиоматерией в нашем пищеварительном тракте, будучи едой, которую мы едим, наша иммунная система или микробы, с которыми мы сталкиваемся в окружающей среде».Джоселайн Деменджот говорит: «Большинство современных исследований в Эволюции и Экологии бактерий все еще проводится в пробирке в чашках Петри. Наш долгосрочный вызов, здесь доказанный выполнимый, состоит в том, чтобы переместить те области в физиологическую ситуацию, т.е. в в естественных условиях экспериментирование, у позвоночных животных. Что касается других областей биомедицинской науки, этот подход необходим для прогулки научные пути, в конечном счете приводящие к заявлению на здоровье и болезни».
Исследование финансировалось европейским Научным советом в соответствии с Седьмой рамочной программой Европейского сообщества Говардом Хьюзом Медицинский Институт (HHMI; США), и параграфом Fundacao Ciencia e Tecnologia (FCT; Португалия).