Другое новое исследование делает дальнейший шаг по отношению к раскрытию распространяющегося влияния микробные сообщества, населяющие растения и животныеимейте на их биологии. Ученые в США обнаружили, что яркий Вибрион бактерии fischeri регулирует суточный ритмхозяин, гавайский кальмар коротко обрезанного хвоста, путем взаимодействия с его генами часов.Маргарет Макфол-Нгай, университета Висконсина-Мадисона (Висконсинский университет в Мадисоне) и коллеги, сообщают, как они обнаружили симбиотическую бактериюурегулирование биологических часов его хозяина, в онлайновой проблеме 2 апреля журнала mBio.Новое понимание микробиома
Исследование является первым, чтобы показать микроорганизм, регулирующий циркадный ритм его хозяина. Это важно, потому что это предлагает, намного больше идетна между живущими хозяевами и микроорганизмами, населяющими их, чем, мы можем думать: несмотря на то, что другие недавние исследования также показывают некоторых интересныхновые результаты исследования.
Возьмите, например, «микробиом», населяющий человеческий пищеварительный тракт. Это обширное накопление микробных сообществ включает тысячи бактерий,грибы и другие организмы, выполняющие задачи, важные для переваривания, такие как создание витаминов и существенных аминокислот, токсинов разрушения,и создание барьеров против недружелюбных захватчиков.
Недавно, международная команда ученых установила, что в 3,3 миллионах, гены в микробиоме человеческого пищеварительного тракта значительно превосходят численностью эти приблизительно 23,000 генов в геноме человека.Другая команда американских исследователей, сообщило обнаружение, что бактерии пищеварительного тракта являются частьюсложная система, поддерживающая кровяное давление тела, в то время как группа из Китая и Европы заявила, существует что-то очень отличительноео бактериях пищеварительного тракта людей с диабетом 2 типа.Биологические часы
У людей и других животных есть «биологические часы», регулирующие наш циркадный ритм в 24-часовой цикл.Нашими биологическими часами, кажется, в основном управляет выделение к легкому и темному, и ответственны за структуры сна и бодрствования, иопределенные метаболические и физиологические функции.Мы главным образом не знаем об этом ритме, пока он не разрушен, такой как сбоем биоритма при перемещении в другой часовой пояс, или когда мы работаем ночные смены.
Существуют доказательства, что разрушение этого ежедневного цикла может серьезно влиять на наше здоровье, вызывание, например, чтобы спать и нарушения иммунной системы,и условия как сезонное аффективное расстройство.Ученые предполагают, что на молекулярном уровне, циркадный ритм ведет ряд «генов часов» и их родственников.«У людей гены, выраженные в пищеварительном тракте, находятся на глубоком циркадном ритме, которым управляют гены часов», говорит Макфол-Нгай в заявлении.Гавайский кальмар коротко обрезанного хвоста
Гавайский кальмар коротко обрезанного хвоста, Euprymna scolopes, является маленьким морским беспозвоночным, проводящим его ночи, добывая продовольствие около океанской поверхности.Это имеет много уловок для отвлечения или сокрытия от потенциальных хищников: это может выпустить чернила как приманку, это может ввести в толщу тканей себя в песке, и это может изменитьсяцвет.
Но возможно самый современный инструмент в его арсенале является тем, содержащим колонию биолюминесцентных, которые V. fischeri несли в специальном предложении«орган свечения» в пределах его мантийной полости.Кальмар использует орган свечения в качестве своего рода устройства сокрытия. Это может направить и изменить качество света, и это может также управлять интенсивностьюиз света, чтобы соответствовать вниз-welling луне и звездному свету, чтобы замаскировать его силуэт и уклониться от хищников.На рассвете кальмар выражает 90% пылающих бактерий, прячется в песке и спит, пока сумерки, когда, не вооружились новым урожаембактерии, это возобновляет свой ночной поиск пищи.
Свет от бактерий вызывает генетический каскад в органе свечения кальмараВ их исследовании Макфол-Нгай и коллеги нашли, что свет, сгенерированный Вибрионом бактерии колонизации fischeri, вызывает генетическоекаскад в клетках органа свечения кальмара.Этот каскад управляет ежедневным циклом активности, обычно синхронизирующейся внешними стимулами, такими как солнечный свет.
«Вместо экологического света это животное отвечает и циклы в ответ на люминесценцию от ее собственного органа свечения», говорит Макфол-Нгай, преподаватель медицинской микробиологии и власти на кальмаре коротко обрезанного хвоста и его luminescing симбиотической бактерии.«У этого животного есть производящая свет система в органе посреди тела», объясняет она, «Бактерии в органе свечения ярки, иих люминесценция влияет на выражение гена часов, известного как ‘крик’ в клетках органа свечения, взаимодействующих с ними яркимибактерии."
Команда также смотрела на то, что произошло с геном крика с и без существующих бактерий, и также что произошло в присутствии мутантабактерии, неспособные к производству света.Они нашли, что для генов часов кальмара, которые будут выражены в ритме, им был нужен свет от бактерии.Полезная модель для изучения взаимодействия бактерий симбионта и биологии хозяина
Исследователи предполагают, что орган свечения кальмара предлагает полезную модель для понимания взаимодействия бактерии симбионта и биопрепаратафункции его хозяина.Макфол-Нгай говорит, что человеческий пищеварительный тракт является также системой, характеризуемой ритмом:«Все в человеческом пищеварительном тракте находится на ритме. Возможно, тысячи бактерий там также управляют ритмами пищеварительного тракта, так же, как яркоепартнер по бактериям кальмара устанавливает ритмы в органе свечения."
Она говорит, что орган свечения кальмара предлагает простую модель, где Вы могли управлять всего одним микроорганизмом генетически и видеть, как это влияет на целоесистема.Это предоставляет «намного больше решения, чем можно сделать в исследованиях человеческого пищеварительного тракта», говорит Макфол-Нгай.Но возможно самая удивительная часть этого открытия, как она выражается:«Мы начинаем понимать, что циркадные ритмы действительно важны для здоровья и что микроорганизмы важны для всего».
Фонды от Национальных Институтов Здоровья и Национального научного фонда помогли плате за исследование.