Gryzonie dziedziczą nie tylko geny swoich rodziców, ale także mikroflorę jelitową. Nowe badanie wykazało, że drobnoustroje jelitowe mogą bezpośrednio wpływać na cechy behawioralne potomstwa, nawet w kolejnych pokoleniach. To przełomowe badanie przeprowadzone w Instytucie Biologii Maxa Plancka w Tybindze podważa naszą wiedzę na temat przekazywania cech i otwiera ekscytujące możliwości dotyczące roli mikrobiomu w kształtowaniu zachowań zwierząt.
Przez miliony lat zwierzęta i ich mikrobiolodzy ewoluowali razem w delikatnym tańcu współzależności. Chociaż wiemy, że bakterie, wirusy i grzyby w jelitach odgrywają kluczową rolę w trawieniu, produkcji witamin i treningu układu odpornościowego, naukowcy nie byli pewni, czy mogą bezpośrednio wpływać na cechy dziedziczne u złożonych ssaków, takich jak myszy.
Aby to zbadać, naukowcy przeprowadzili dokładny eksperyment na myszach wolnych od zarazków – zwierzętach laboratoryjnych hodowanych całkowicie wolnych od zarazków, aby zapewnić czysty start. Tym sterylnym osobnikom przeszczepiono mikroflorę jelitową dzikich myszy. Potem nastąpił kluczowy zwrot: naukowcy stworzyli dwie różne odmiany myszy. W przypadku jednego szczepu wielokrotnie wybierano dwie najbardziej nieaktywne myszy i w każdym kolejnym pokoleniu przenoszono ich drobnoustroje jelitowe do nowej grupy myszy wolnych od zarazków. Ta „linia o niskiej aktywności” służyła jako grupa eksperymentalna. Linia kontrolna z losowym wyborem myszy-dawcy służyła jako punkt odniesienia do porównania.
Ostrożny proces powtarzano przez cztery pokolenia. Rozpoczynając od identycznych genetycznie zwierząt i ściśle kontrolując transfery drobnoustrojów, badacze mogli wyraźnie przypisać wszelkie zmiany w zachowaniu wyłącznie zmianom w mikrobiomie jelitowym.
Nieoczekiwany związek: bakterie, zachowanie i kwas indomleczanowy
Pod koniec czterech pokoleń „linia o niskiej aktywności” wykazywała znacznie zmniejszoną mobilność w porównaniu z grupą kontrolną. Analiza ich mikrobiomu jelitowego wykazała przekonujący związek: myszy o niższym poziomie lokomocji miały więcej bakterii Lactobacillus. Bakterie te wytwarzają kwas indomlekowy (ILA), substancję wpływającą na zachowanie.
Aby potwierdzić ten związek przyczynowo-skutkowy, badacze bezpośrednio wstrzyknęli Lactobacillus lub ILA innym myszom i obie interwencje skutecznie zahamowały ich aktywność lokomotoryczną. Dostarczyło to przekonujących dowodów na to, że niektóre drobnoustroje jelitowe mogą faktycznie powodować zmiany w zachowaniu.
„To badanie dostarcza pierwszego eksperymentalnego dowodu na to, że selekcja na podstawie cechy żywiciela może prowadzić do zmian w tej samej cesze wyłącznie poprzez przenoszenie przez mikrobiom” – wyjaśnili naukowcy. „To podkreśla ważną rolę przenoszenia drobnoustrojów w kształtowaniu ekologii i ewolucji zwierząt”.
To przełomowe odkrycie otwiera ekscytujące perspektywy dla przyszłych badań, potencjalnie ujawniając, w jaki sposób drobnoustroje jelitowe wpływają nie tylko na zachowanie, ale także na inne złożone cechy, takie jak podatność na choroby, a nawet zdolność uczenia się z pokolenia na pokolenie.
