Микробы, такие как вирусы и бактерии, приспособились жить практически везде, в том числе в желудочно-кишечном тракте многих животных и людей. Но как эти микроорганизмы распространяют свой вид, когда они проводят большую часть своей жизни в кишечнике?

Исследователи хотели узнать больше о том, как кишечные микробы перемещаются от одного хозяина к другому. Исследование показало, что методы, которые бактерии используют для передвижения, также влияют как на их функции, так и на то, насколько обильными они могут стать. Эта работа была опубликована в журнале Genome Biology.

Кишечные микробы выполняют важные функции, например, помогают нам переваривать пищу и усваивать питательные вещества. Им приходится выживать в среде, большей частью лишенной кислорода, что делает многих из них анаэробными организмами. Некоторые кишечные микробы могут генерировать споры, чтобы они могли перемещаться от одного человека к другому, и при этом не пострадают, если подвергнутся воздействию кислорода. Споры — это устойчивые разновидности микробов, которые могут противостоять сложным условиям окружающей среды, и они остаются бездействующими до тех пор, пока не наступит подходящее время для роста.

«Несмотря на то, что передача кишечных бактерий между людьми необходима для их выживания, генетические и биологические особенности бактерий, которые позволяют им это делать, все еще плохо изучены», — отметил первый автор исследования доктор Хилари Браун, штатный научный сотрудник Института Уэллкома Сэнгера. «Это исследование начинает разгадывать часть этой тайны, анализируя геномы и обнаруживая, что способность бактерий производить споры была утрачена многократно, что повлияло на их эволюцию и функцию.»

Firmicutes обычно являются доминирующими микробами в кишечнике человека, и они могут генерировать споры. Исследователи оценили геномы 1358 особей Firmicutes и проследили за изменениями некоторых признаков, таких как выработка спор. Их работа показала, что в кишечнике меньше бактерий, способных создавать споры, по сравнению с бактериями, которые больше не несут в своих геномах гены для производства спор. Таким образом, потеря генов споропроизводства может быть связана с увеличением численности бактериального штамма.

Исследователи также оценили Firmicutes, которые обрезали свои геномы, и выбросили гены, которые обеспечивают производство спор. Считалось, что геномы этих микробов более специализированы и более приспособлены к хозяину. Эти микробы присутствовали в высоких количествах в микробиомах людей, возможно, из-за хорошо адаптированных геномов.

Однако штаммы бактерий, не продуцирующих споры, были менее распространены в популяции в целом. Исследователи предположили, что когда бактерии теряют способность к спорообразованию, они менее способны распространяться вокруг разных людей. Бактерии с более крупными генами, генерирующими споры, могут быть менее приспособлены к своему хозяину и не расти до высоких уровней в кишечнике.

Узнав больше о том, как микробы передаются от одного человека к другому и в кишечник, исследователи приближают нас к точке, где мы можем использовать микробиом в качестве терапевтического инструмента.

«Понимание большего количества бактерий, которые населяют нас, и того, как они адаптируются к жизни у людей через их метаболизм, будет иметь важное значение для разработки новых методов терапии и диагностики заболеваний, опосредованных микробиомом», — добавил доктор Тревор Лоули, старший руководитель группы в Институте Wellcome Sanger.