Tým vědců z Ústavu environmentálních věd Jagellonské univerzity (Karol H. Nowak, Monika Prus-Frankowska, Dr. Michał R. Kolasa, Dr. Mateusz Buczek a Dr. hab. Piotr Łukasik), Norské univerzity vědy a techniky, Helsinské univerzity a Univerzity v Jyväskylä vyvinul průlomový přístup ke studiu mikroorganismů obývajících těla volně žijícího hmyzu. Výsledky výzkumu, publikované v prestižním časopise „Microbiome“, odhalují mimořádnou rozmanitost a složitost vztahů mezi bakteriemi a jejich hmyzími hostiteli – zejména mezi tzv. „temnými taxony“, skupinami extrémně početných a rozmanitých druhů, v nichž však dominují druhy, které je obtížné identifikovat a které jsou vědě často neznámé.

Hmyz, který tvoří více než polovinu všech známých druhů na Zemi, nežije sám. V jejich tělech a na nich žije nespočet kolonií mikroorganismů – bakterií a hub. Tyto mikroorganismy tvoří dynamický ekosystém zvaný mikrobiom, kde interagují mezi sebou navzájem a se svými hostiteli. Některé bakterie podporují své hostitele tím, že jim poskytují základní živiny a chrání je před parazity a patogeny, zatímco jiné mohou manipulovat s jejich reprodukcí a dokonce ovlivňovat vývoj celých populací.

Navzdory obrovské roli mikrobiomu v přírodě se však většina studií hmyzího mikrobiomu zaměřila na vybrané modelové druhy, jako jsou včely a mšice. Vědci se rozhodli pro širší pohled na stovky druhů much z čeledi Phoridae obývajících severní Švédsko. Tento hmyz je neuvěřitelně hojný, vyskytuje se téměř všude – od lesů a bažin až po města a jeskyně – přesto zůstává pozoruhodně málo prozkoumaný.

Ačkoli nejsou větší než několik milimetrů a mohou se zdát necharismatické, Phoridae jsou jednou z nejrozmanitějších skupin zvířat na světě. „Použili jsme je jako model přirozeného, ​​mnohodruhového hmyzího společenstva,“ říká Karol H. Nowak.

Výzkumníci vyvinuli inovativní analytický systém, který kombinuje několik metod molekulární biologie a bioinformatiky. Mezi klíčové inovace patřilo: simultánní sekvenování DNA hmyzu a jeho mikrobiomu; použití tzv. „spike-inů“ – syntetických fragmentů DNA, které umožňují odhad počtu bakterií, spíše než pouhou detekci jejich přítomnosti; využití dat zbývajících ze sekvenování hostitele k získání přesnějších poznatků o rozmanitosti a rozšíření bakterií rodu Wolbachia – nejběžnějších hmyzích symbiontů na světě; a použití pokročilého statistického modelování (HMSC), které nám umožnilo pochopit, které faktory – prostředí, druh, pohlaví a genotyp hostitele – formují hmyzí mikrobiom.

Tým vyšetřil přes 1 800 jedinců a identifikoval 186 druhů drozofil. Mezi jedinci stejného druhu byly prokázány významné rozdíly v počtu bakterií, dokonce více než 1 000násobné. Mezi druhy a pohlavími byly zjištěny významné rozdíly ve složení mikrobiomu. Bylo zjištěno, že bakterie, jako je Wolbachia, vytvářejí vysoce specifické vztahy se svými hostiteli. Dalším důležitým prvkem mikrobiomu much byly taxony známé také z mikrobiomů jiných zvířat a lidí.

Studie těchto nenápadných much – klasického příkladu „temných taxonů“ – odhalují, jak málo toho stále víme o přírodě kolem nás. Díky nové metodě byli vědci schopni nejen identifikovat druhy málo prozkoumaného hmyzu, ale také pochopit mikroorganismy, které jsou s nimi spojeny, a jejich interakce.

Vzhledem ke změně klimatu a rychlému poklesu populací hmyzu může pochopení jejich mikrobiomů pomoci předpovědět, jak budou reagovat na environmentální stres, nemoci a dopady lidské činnosti. Vědci zdůrazňují, že ekosystémy zahrnují nejen organismy viditelné pouhým okem, ale také miliony mikroskopických tvorů, kteří s nimi spolupracují nebo s nimi soutěží.

Nové nástroje vyvinuté týmem výzkumníků otevírají cestu k systematickým, globálním studiím živočišných mikrobiomů v přírodním prostředí – nejen hmyzu, ale i dalších skupin organismů.

zdroj:  uj.edu.pl/wiadomosci/, autor: Łukasz Wspaniały