Бактерії, що формують як здоров'я людини, так і вуглецевий цикл в океані. Нещодавно дослідники виявили, що бактерія Akkermansia, яка відіграє важливу роль у підтримці здоров’я кишківника та метаболізму людини, також зустрічається в морському середовищі. Цікаво, що ці бактерії використовують схожі механізми для виживання як у кишечнику, так і в океані, демонструючи спільний стародавній набір інструментів. Це відкриття має важливе значення для розуміння взаємодії між мікробіомом людини та навколишнім середовищем, а також може мати наслідки для терапевтичних підходів у лікуванні різних захворювань.

Розгадування секретів геномів

Дослідники з Інституту мікробіології імені Макса Планка в Бремерхафені, Німеччина, поставили собі питання: чи корисні ті риси, які роблять ці бактерії такими успішними в кишечнику – особливо їхня здатність харчуватися цукром – і в інших середовищах? Для цього вони проаналізували майже 250 тисяч наборів даних ДНК з різних місць по всьому світу. Результати показали, що бактерії Akkermansia були знайдені не лише в кишечнику тварин, але й у морях, озерах і річках.

Спільна стратегія виживання

Вчені проаналізували геном цих бактерій та шукали ключові білки, необхідні для розщеплення цукрів. Вони виявили вражаючу подібність між Akkermansia в кишечнику і в океані:

• В океані ці бактерії розкладають фукоїдан – цукор, що виділяється водоростями.
• У кишечнику вони зосереджуються на муцині – складному цукровому гелі, який покриває стінки кишківника.

Фукоїдан і муцин мають хімічну подібність, а бактерії використовують однакову основну молекулярну машину для їх розщеплення, незважаючи на те, що живуть у різних середовищах.

Стародавня стратегія успіху в різних умовах

Екологічний успіх Akkermansia в таких різних середовищах як кишечник людини і відкритий океан базується на спільній стародавній стратегії: вони прикріплюються до складних цукрів, поглинають їх і розщеплюють всередині клітини.

• Відмінність між середовищами полягає не в основному механізмі, а у специфічних білках, які адаптують його до місцевого джерела їжі.
• Найімовірніше, Akkermansia muciniphila (бактерія кишківника) еволюціонувала від водного предка, який вже був здатний обробляти хімічно подібні цукри. Це спеціалізація, а не повністю нова еволюційна вигадка.

Терапевтична та екологічна значущість

Akkermansia muciniphila є однією з найбільш дослідницьких кандидатів у дослідженнях мікробіому кишківника, пов’язаних із метаболічним здоров’ям. Краще розуміння молекулярного набору інструментів Akkermansia може сприяти розробці підходів на основі мікробіому для лікування таких захворювань як ожиріння та діабет. Крім того, це відкриття також має значення для екології, оскільки воно допомагає зрозуміти вплив бактерій Akkermansia на вуглецевий цикл в океані.