ВИДООБРАЗОВАНИЕ ЗАВИСИТ ОТ КИШЕЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ

Желудочно-кишечные бактерии препятствуют межвидовому скрещиванию двух видов ос: у потомства, образующегося в результате такого скрещивания, из-за бактерий развивается аутоиммунное заболевание, которое и вызывает массовую гибель личинок ос.

Новые виды могут появиться благодаря географическим и экологическим барьерам, которые разделяют прежде единую популяцию. Особи из одной части популяции не могут пересечь, к примеру, реку, чтобы смешать свои гены с особями из другой части, и в результате из-за накапливающихся генетических различий они становятся разными видами.

Однако для этого, как показали исследователи из Университета Вандербильта(США), вовсе не обязательно, чтобы на территории популяций вырастали горы, а реки меняли своё русло: достаточно лишь кишечной микрофлоры. 

Оса Nasonia vitripennis, откладывающая яйца в личинку хозяина (фото Elizabeth Cash).


Учёные давно заметили, что разные виды животных дают приют разным видам бактерий, и несовпадение в видовом составе микробов отражает эволюционную дистанцию между их хозяевами. Однако до сих пор не было понятно, возникают ли такие различия в микрофлоре только лишь благодаря смене питания, то есть на смену одним микробам приходят другие, либо бактерии эволюционируют вместе с теми, в ком живут.

Чтобы прояснить этот вопрос, Роберт Брукер и Сет Бордерштейн предприняли ряд опытов с двумя близкими видами паразитических ос, Nasonia giraulti и Nasonia vitripennis. Их эволюционные пути разошлись где-то миллион лет назад, но до сих пор и N. giraulti, и N. vitripennis паразитируют на одних и тех же насекомых, то есть никаких экологических барьеров между видами нет.

При этом, однако, если произойдёт межвидовое скрещивание, то 90% новорождённых самцов в потомстве погибнут. 

Исследователи обнаружили, что в кишках ос живут бактерии рода Providencia и ещё один вид, называемый Proteus mirabilis. Обычно Providencia преобладают, но при межвидовом скрещивании в пищеварительном тракте у потомства начинают доминировать P. mirabilis. Учёные предположили, что именно неправильный состав микрофлоры служит причиной массовой гибели гибридного потомства. Они попробовали накормить ос-гибридов антибиотиками — и в результате половина потомства выжила. Если же таким осам, избавленным от собственных бактерий, давали смесь Providencia и P. mirabilis, то большинство личинок погибало. 

То есть смешению видов препятствует не несовместимость их генов сама по себе, а неспособность полученной смеси генов правильно организовать работу микрофлоры, наладить, так сказать, диалог между бактериями и организмом личинки.

В журнале Science авторы работы пишут, что у гибридов иммунитет не мог должным образом контролировать микрофлору. У них на 40% повышалась активность иммунных генов, вызывая что-то вроде аутоиммунного расстройства. Если же гибридов лишали бактерий, их иммунитет вёл себя нормально.

Так или иначе, именно бактерии в своё время сыграли для ос видообразующую роль, воспрепятствовав смешению генов внутри популяции. Поэтому влияние микрофлоры на эволюцию можно смело поставить рядом с горами, реками и прочими масштабными географическими и экологическими факторами. 

Подготовлено по материалам Университета Вандербильта. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.