Микробиом китообразных
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
| Часть серии о |
| Микробиомы |
|---|
 |
Микробиом китообразных — это группа сообществ микроорганизмов, обитающих внутри китов .
Микробиомы играют важную роль в индивидуальном здоровье и экологии, в частности, в открытии различных микробиомов в кишечнике, коже и носу, что позволяет анализировать их состояние и состояние микробиомной среды, в которой они живут.
кишка
[ редактировать ]Доступ к образцам микробов из кишечника морских млекопитающих ограничен, поскольку большинство видов являются редкими, исчезающими и ныряют на большие глубины. Существуют различные методы отбора проб микробиома кишечника китообразных. Наиболее распространенным является сбор образцов фекалий из окружающей среды и взятие зонда из незагрязненного центра. [1] Кроме того, есть исследования с ректальных мазков и редкие исследования с мертвых или живых животных прямо из кишечника. [2] [3] [4]
Кишечный микробиом китообразных представляет собой сложную экосистему, которая играет важную роль в обмене веществ, здоровье и иммунитете хозяина. [5] Микробные сообщества морских млекопитающих разнообразны и отличаются от наземных млекопитающих, и это сообщество зависит от различных факторов, таких как тип диеты, филогения, здоровье и возраст. [3]
Поскольку микробиом участвует в разложении пищи, диета является преобладающим фактором для микробного сообщества. Различные исследования показали, что представители Bacteroidetes и Firmicutes являются наиболее распространенными типами кишечных микроорганизмов у животных, которые являются хищниками головоногих моллюсков или хищниками зоопланктона, например, у короткоплавниковых гринд и усатых китов. [4] [6] В частности, род Bacteroides (тип Bacteroidetes), по-видимому, играет важную роль в разложении богатой хитином диеты этих видов, а также был обнаружен в микробиоме кишечника усатых китов. [6]
У видов зубатых китообразных, питающихся в основном рыбоядными животными, наиболее многочисленными типами являются Firmicutes, Fusobacteria и Proteobacteria. [7] Протеобактерии классифицируются как второстепенная важная группа для морских млекопитающих, которые потребляют головоногих моллюсков и зоопланктон, но очень распространены у рыбоядных хищников, таких как афалина, восточноазиатские бесплавные морские свиньи и белухи. Эти результаты могут отражать различные пищевые ниши этих видов. [8]
Помимо диеты, различия в микробном сообществе китообразных, по-видимому, определяются и возрастом. Марон и др. показали, что микробное сообщество меняется в пещерах китов в процессе их развития. Интересно, что роды Bilophila, Peptococcus и Treponema более распространены у телят старшего возраста. Более высокая численность Bilophila может быть реакцией на большее потребление молока старшими телятами. [9]
Кожа
[ редактировать ]Кожа является первым барьером, защищающим человека от внешнего мира, а эпидермальный микробиом на ней считается индикатором не только здоровья животного, но и экологическим индикатором, показывающим состояние окружающей среды. Знание микробиома кожи морских млекопитающих в «нормальных» условиях позволило нам понять, чем эти сообщества отличаются от свободных микробных сообществ, обнаруженных в море, и как они могут меняться в зависимости от абиотических и биотических вариаций, а также « Сообщества различаются между здоровыми и больными людьми» . [10]
Различные исследования мигрирующих морских млекопитающих, в частности Megaptera novaeangliae , косаток, Orcinus orca и белух, которые находятся в разных средах обитания, содержат разные сообщества бактериопланктона. [10] и во многих случаях диатомовые водоросли, растущие на спинах мигрирующих косаток. [11]
Хотя исследования микробиома кожи этих морских млекопитающих весьма ограничены, благодаря амплификации генов SSU рРНК были обнаружены сообщества, принадлежащие к типу Bacteroidetes, в частности к семейству Flavobacteriaceae, роду Tenacibaculum dicentrarchi , и, по-видимому, Роль этих бактерий заключается в регулировании микробиома, присутствующего на коже морских млекопитающих, действующих как хищники и ограничивающих экспоненциальный рост других сообществ. [10] [12]
Другой тип бактерий, обнаруженный на коже китообразных, - это Phychrobacter, способный переносить низкие температуры и поэтому присутствующий на миграционных путях в высокие широты. Также было обнаружено, что эта бактерия является одной из бактерий, контролируемых T. dicentrarchi; тогда как при поражениях кожи бактерии spp. Моракселла была обнаружена не только в здоровой коже, например в дыхалах и ртах дельфинов. [12]
Неизвестно, являются ли эти сообщества микроорганизмов временными колонизаторами поверхности кожи или адаптировались к этой среде, таким образом подвергаясь изменениям внешних и внутренних факторов, которые изменяют сообщества микробиома кожи, таких как УФ-лучи, отслоение кожи, которое, по-видимому, связано с изменением микробных сообществ, изменение давления и температуры, которое влияет на региональную и временную изменчивость микробиома кожи, пол, возраст и состояние здоровья человека - все это влияет на микробиом и изменение кожных сообществ. Было показано, что в сочетании с этими факторами изменение климата дополнительно влияет на рост и присутствие определенных бактериальных сообществ, а также на состояние здоровья этих китообразных. [13]
Дыхательная система
[ редактировать ]
Влияние микробиома дыхательной системы китовых
[ редактировать ]Китообразные находятся в опасности , поскольку на них воздействуют многочисленные стрессовые факторы, особенно антропогенного характера, которые делают их более уязвимыми к различным заболеваниям. Было отмечено, что эти животные демонстрируют высокую восприимчивость к инфекциям дыхательных путей, но об их респираторном микробиоме известно очень мало. Следовательно, отбор проб выдыхаемого воздуха или «вдоха» китообразных может дать оценку состояния здоровья. Удар состоит из смеси микроорганизмов и органического материала , включая липиды , белки и клеточный мусор, образующийся из слизистой оболочки дыхательных путей, которые при попадании в относительно более прохладный наружный воздух конденсируются с образованием видимой массы пара, которая может собрано. Существуют различные методы сбора проб выдыхаемого воздуха, один из последних — использование воздушных дронов. Этот метод обеспечивает более безопасную, тихую и менее инвазивную альтернативу и зачастую экономически эффективный вариант мониторинга фауны и флоры. Использование воздушных дронов было более успешным для крупных китообразных из-за низкой скорости плавания и большего размера ударов. [15] [17] [18] [19] [20] [14] [21] [22] [16]
Во всех проведенных исследованиях, помимо проб выдыхаемого воздуха, были собраны пробы морской воды и воздуха для более точной идентификации специфических микроорганизмов выдыхаемого воздуха.
Благодаря различным исследованиям, проведенным на разных китообразных, среди которых горбатые киты ( Megaptera novaeangliae ), [15] [17] [18] [16] Синий кит ( Balænoptera musculus ), [14] Серый кит ( Eschrichtiusrobustus ), [14] Кашалот ( Physeter macrocephalus ), [14] Косатка ( Orcinus orca ) [21] и афалина ( Tursiops truncatus ), [19] [20] [22] Начал определяться респираторный микробиом, т. е. микробное сообщество, образованное сложным разнообразием микроорганизмов, общих для всех исследованных образцов. Это очень недавние исследования, поэтому знания очень ограничены: известны только некоторые микроорганизмы, тогда как другие еще не идентифицированы, и мало что известно об их функциональной роли у этих животных. В целом, наиболее распространенными бактериями, идентифицированными на уровне типа, были Pseudomonadota , Bacillota , Actinomycetota и Bacteroidota .
Виды бактерий, встречающихся в дыхательных системах китообразных
[ редактировать ]Среди Pseudomonadota бактерии, принадлежащие к семействам Brucellaceae и Enterobacteriaceae, а также к родам Candidatus Pelagibacter , Acidovorax , Cardiobacterium , Pseudomonas , Burkholderia и Psychrobacter выделены .
Среди Bacillota бактерии, принадлежащие к классам Clostridia и Erysipelotrichia , а также к родам Anoxybacillus , Paenibacillus и Leptotrichia выделены .
бактерии, принадлежащие к классу Acidimicrobiia , семейству Microbacteriaceae , а также к родам Corynebacterium , Mycobacterium и Propionibacterium ( Cutibacterium выделены Среди Actinomycetota ) .
Среди Bacteroidota бактерии, принадлежащие к роду Tenacibaculum выделены .
К ним добавляются бактерии, принадлежащие к типам Fusobacteriota и Mycoplasmatota .
Наконец, были также обнаружены потенциальные респираторные патогены, такие как Balneatrix ( протеобактерии ) и ряд грамположительных клостридий и бацилл, таких как стафилококк и стрептококк ( оба фирмикуты ).Кроме того, одной из наиболее распространенных бактерий у различных видов китообразных является бактерия Haemophilus . Это условно-патогенные грамотрицательные коккобациллы, также встречающиеся в дыхательных путях человека и других животных, которые имеют тенденцию к колонизации, но не вызывают возникновения инфекции. Но в периоды иммуносупрессии эти организмы могут нанести вред, вызывая менингит и пневмонию . [14]
Помимо бактерий, некоторые вирусы в выдыхаемом китами дыхании были обнаружены и . Среди наиболее распространенных бактериофагов были Siphoviridae и Myoviridae , а среди вирусных семейств были небольшие одноцепочечные ДНК-вирусы (ss), в частности Circoviridae , представители Parvoviridae и семейство РНК-вирусов Tombusviridae . [16]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сузуки А, Уэда К, Сегава Т, Сузуки М (июнь 2019 г.). «Фекальная микробиота антильского ламантина в неволе Trichechus manatus manatus». Письма FEMS по микробиологии . 366 (11). дои : 10.1093/femsle/fnz134 . ПМИД 31210263 .
- ^ Сенал Л., Браммер-Роббинс Э., Уормингтон А.М., Блаха Л., Бисези Дж., Ларкин И. и др. (2021). «Состав и функции микробиома водных позвоночных: мелкие организмы, оказывающие большое влияние на здоровье водных животных» . Границы микробиологии . 12 : 567408. doi : 10.3389/fmicb.2021.567408 . ПМЦ 7995652 . ПМИД 33776947 .
- ^ Jump up to: а б Бик Э.М., Костелло Э.К., Свитцер А.Д., Каллахан Б.Дж., Холмс С.П., Уэллс Р.С. и др. (февраль 2016 г.). «Морские млекопитающие обладают уникальной микробиотой, сформированной морем и в то же время отличной от него» . Природные коммуникации . 7 : 10516. Бибкод : 2016NatCo...710516B . дои : 10.1038/ncomms10516 . ПМЦ 4742810 . ПМИД 26839246 .
- ^ Jump up to: а б Бай С., Чжан П., Линь М., Линь В., Ян З., Ли С. (май 2021 г.). «Микробное разнообразие и структура желудочно-кишечного тракта двух мельных короткоплавниковых гринд (Globicephala macrorhynchus) и карликового кашалота (Kogia breviceps)» . Интегративная зоология . 16 (3): 324–335. дои : 10.1111/1749-4877.12502 . ПМЦ 9292824 . ПМИД 33174288 . S2CID 226302293 .
- ^ Лю З, Ли А, Ван Ю, Икбал М, Чжэн А, Чжао М и др. (июнь 2020 г.). «Сравнительный анализ структуры микробного сообщества здоровой и зараженной Aeromonas veronii бесперой морской свиньи Янцзы» . Заводы по производству микробных клеток . 19 (1): 123. дои : 10.1186/s12934-020-01383-4 . ПМЦ 7275351 . ПМИД 32503532 .
- ^ Jump up to: а б Сандерс Дж.Г., Бейхман А.С., Роман Дж., Скотт Дж.Дж., Эмерсон Д., Маккарти Дж.Дж., Гиргис П.Р. (сентябрь 2015 г.). «У усатых китов имеется уникальный кишечный микробиом, сходный как с плотоядными, так и с травоядными» . Природные коммуникации . 6 : 8285. Бибкод : 2015NatCo...6.8285S . дои : 10.1038/ncomms9285 . ПМЦ 4595633 . ПМИД 26393325 .
- ^ Ван X, Ли Дж., Ченг З., Ао М., Тиан Р., Маклафлин Р.В. и др. (май 2021 г.). «Кишечный микробиом индо-тихоокеанского горбатого дельфина (Sousa chinensis), выброшенного на мель возле устья Жемчужной реки, Китай». Интегративная зоология . 16 (3): 287–299. дои : 10.1111/1749-4877.12477 . ПМИД 32761739 . S2CID 221038277 .
- ^ Ван XL, Маклафлин Р.В., Чжэн Дж.С., Хао Ю.Дж., Фан Ф., Тянь Р.М., Ван Д. (сентябрь 2018 г.). «Микробные сообщества в различных отделах желудочно-кишечного тракта восточноазиатских бесплавных морских свиней (Neophocaena asiaeorientalis sunameri)» . Научные отчеты . 8 (1): 14142. Бибкод : 2018NatSR...814142W . дои : 10.1038/s41598-018-32512-0 . ПМК 6147976 . ПМИД 30237562 .
- ^ Марон К.Ф., Коль К.Д., Чирифе А., Ди Мартино М., Фонс М.П., Наварро М.А. и др. (июнь 2019 г.). «Симбиотические микробы и потенциальные патогены в кишечнике мертвых телят южного кита (Eubalaena australis)» . Анаэроб . 57 : 107–114. дои : 10.1016/j.anaerobe.2019.04.003 . ПМИД 30959166 . S2CID 104294555 .
- ^ Jump up to: а б с Апприл А., Муни Т.А., Лайман Э., Симперерт А.К., Раппе М.С. (апрель 2011 г.). «Горбатые киты содержат комбинацию специфических и разнообразных кожных бактерий». Отчеты по экологической микробиологии . 3 (2): 223–232. дои : 10.1111/j.1758-2229.2010.00213.x . ПМИД 23761254 .
- ^ Хупер Р., Брили Дж.К., ван дер Валк Т., Альберди А., Дурбан Дж.В., Фернбах Х. и др. (январь 2019 г.). «Данные популяционной геномики, полученные от хозяина, дают представление о бактериальном и диатомовом составе кожи косатки» . Молекулярная экология . 28 (2): 484–502. дои : 10.1111/mec.14860 . ПМЦ 6487819 . ПМИД 30187987 .
- ^ Jump up to: а б Бирлих К.К., Миллер С., ДеФорс Э., Фридлендер А.С., Джонстон Д.В., Апприл А (март 2018 г.). «Временная и региональная изменчивость микробиома кожи горбатых китов западной части Антарктического полуострова» . Прикладная и экологическая микробиология . 84 (5). Бибкод : 2018ApEnM..84E2574B . дои : 10.1128/АЕМ.02574-17 . ПМЦ 5812929 . ПМИД 29269499 .
- ^ Бирлч К.К., Джонстон Д., Апприлл А. (21 апреля 2016 г.). Географическое влияние на микробиом кожи горбатых китов (PDF) (Отчет).
- ^ Jump up to: а б с д и ж Асеведо-Уайтхаус К., Роша-Госселин А., Гендрон Д. (апрель 2010 г.). «Новый неинвазивный инструмент для наблюдения за болезнями китов, обитающих на свободном выгуле, и его актуальность для программ сохранения». Охрана животных . 13 (2): 217–225. дои : 10.1111/j.1469-1795.2009.00326.x . S2CID 86518859 .
- ^ Jump up to: а б с Пиротта В., Смит А., Островски М., Рассел Д., Йонсен И.Д., Греч А., Харкорт Р. (декабрь 2017 г.). «Экономичный дрон, изготовленный по индивидуальному заказу для оценки здоровья китов» . Границы морской науки . 4 : 425. дои : 10.3389/fmars.2017.00425 .
- ^ Jump up to: а б с д Геохеган Дж.Л., Пиротта В., Харви Э., Смит А., Бухманн Дж.П., Островски М., Иден Дж.С., Харкорт Р., Холмс Э.К. (июнь 2018 г.). «Вирусологический отбор проб недоступных диких животных с помощью дронов» . Вирусы . 10 (6): 300. дои : 10.3390/v10060300 . ПМК 6024715 . ПМИД 29865228 .
- ^ Jump up to: а б Апприл А., Миллер К.А., Мур М.Дж., Дурбан Дж.В., Фернбах Х., Барретт-Леннард Л.Г. (2017). «Обширный основной микробиом китов, пойманных дронами, поддерживает основу для мониторинга здоровья» . mSystems . 2 (5). дои : 10.1128/mSystems.00119-17 . ПМЦ 5634792 . ПМИД 29034331 .
- ^ Jump up to: а б Вендл С., Феррари БК, Томас Т., Славич Е., Чжан Е., Нельсон Т., Роджерс Т. (август 2019 г.). «Межгодовое сравнение основных таксонов и состава сообщества ударной микробиоты горбатых китов Восточной Австралии» . ФЭМС Микробиология Экология . 95 (8). дои : 10.1093/femsec/fiz102 . ПМИД 31260051 .
- ^ Jump up to: а б Джонсон В.Р., Торралба М., Фэйр П.А., Боссарт Г.Д., Нельсон К.Е., Моррис П.Дж. (декабрь 2009 г.). «Новое разнообразие бактериальных сообществ, связанных с верхними дыхательными путями афалин». Отчеты по экологической микробиологии . 1 (6): 555–62. дои : 10.1111/j.1758-2229.2009.00080.x . ПМИД 23765934 .
- ^ Jump up to: а б Сентеллеге С, Карраро Л, Гонсалво Дж, Россо М, Эспости Е, Гили С, Бонато М, Педротти Д, Кардаццо Б, Повинелли М, Маццариол С (2020). «Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для отбора проб микробиома мелких китообразных» . ПЛОС ОДИН . 15 (7): e0235537. Бибкод : 2020PLoSO..1535537C . дои : 10.1371/journal.pone.0235537 . ПМЦ 7332044 . ПМИД 32614926 .
- ^ Jump up to: а б Раверти С.А., Роудс Л.Д., Забек Э., Эшги А., Кэмерон К.Э., Хэнсон М.Б., Шредер Дж.П. (март 2017 г.). «Респираторный микробиом находящихся под угрозой исчезновения южных косаток и микробиота окружающего микрослоя морской поверхности в восточной части северной части Тихого океана» . Научные отчеты . 7 (1): 394. Бибкод : 2017НацСР...7..394Р . дои : 10.1038/s41598-017-00457-5 . ПМЦ 5428453 . ПМИД 28341851 .
- ^ Jump up to: а б Лима Н., Роджерс Т., Асеведо-Уайтхаус К., Браун М.В. (февраль 2012 г.). «Временная стабильность и видовая специфичность бактерий, связанных с дыхательной системой афалин». Отчеты по экологической микробиологии . 4 (1): 89–96. дои : 10.1111/j.1758-2229.2011.00306.x . ПМИД 23757234 .