Важный прорыв в расшифровке этих очень сложных отношений был теперь достигнут исследовательской группой от Зоологического Института Университета Киля. Используя пресноводный полип занялась расследованиями Гидра как образцовый организм, кильские исследователи и их международные коллеги, как простая нервная система этих животных взаимодействует с микробиомом. Они смогли продемонстрировать, впервые, что маленькие молекулы, спрятавшие нервными клетками, помогают отрегулировать состав и колонизацию определенных типов выгодных бактерий вдоль колонки тела Гидры. «До сих пор нейронные факторы, которые влияют на бактериальную колонизацию тела, были в основном неизвестны.
Мы были в состоянии доказать, что нервная система играет важную регулирующую роль здесь», подчеркивают профессор Томас Бош, эволюционный биолог развития и представитель Совместного происхождения «Научно-исследовательского центра 1182 года и Функция Метаорганизмов», финансируемый немецким Научным Фондом (DFG). Ученые издали свои новые результаты по своей природе Коммуникации сегодня.Исследовательская группа, во главе с Bosch, использует пресноводный полип Гидра в качестве образцового организма, чтобы объяснить основные принципы структуры нервной системы и функции.
Гидра представляет эволюционное древнее отделение животного мира; у них есть простой чертеж корпуса с нервом, чистым только из приблизительно 3 000 нейронов. Применение современной экспериментальной технологии к этим организмам, которые, несмотря на их простоту, все еще делят большое молекулярное подобие с нервными системами позвоночных животных, позволило идентификацию древних и поэтому основных принципов структуры нервной системы и функции.Используя этот образцовый организм, исследователи из Кильского Университета обратились к вопросу того, как вещества посыльного, произведенные нервной системой, известной как нейропептиды, управляют сотрудничеством и связью между хозяином и микробами. Они собрали клеточные, молекулярные и генетические доказательства, чтобы показать, что у нейропептидов есть антибактериальная деятельность, которая затрагивает и состав и пространственное распределение микробов колонизации.
Чтобы показать, что связи между нейропептидами и бактериальными сообществами, кильские исследователи сначала сконцентрировались на развитии нервной системы пресноводного полипа от стадии личинки до взрослого животного. Cnidarians разрабатывают полную нервную систему в течение приблизительно трех недель. В течение этого времени развития, бактериальные сообщества, покрывающие поверхностное изменение животного радикально, пока наконец не формируется стабильный состав микробиома. Под влиянием антибактериального эффекта нейропептидов концентрация так называемых грамположительных бактерий, подгруппа бактерий, уменьшается резко в течение примерно четырех недель.
В конце процесса назревания типичный состав микробиома преобладает, особенно во власти грамотрицательных бактерий Curvibacter. Так как нейропептиды особенно произведены в определенных областях тела только, они также управляют пространственной локализацией бактерий вдоль колонки тела.
Таким образом, в главном регионе, например, есть сильная концентрация антибактериальных пептидов, приводящих к шесть раз меньшему количеству бактерий Curvibacter, чем на щупальцах.На основе этих наблюдений ученые пришли к заключению, что всюду по ходу эволюции нервная система также участвовала в роли управления для микробиома, в дополнение к его сенсорным и заданиям на моторику. «Результаты также важны в эволюционном контексте.
Так как предки этих животных изобрели нервную систему, кажется, что взаимодействие между нервной системой и микробиомом – древняя особенность многоклеточных животных. Так как простой дизайн Гидры имеет большую основную и переводную уместность и обещает показать новые и неожиданные основные характеристики нервных систем, дальнейшее исследование взаимодействия между телом и бактериями поэтому сконцентрируется больше на нейронных аспектах», заявил Bosch, чтобы суммировать значение работы.