Ljudske aktivnosti poput promene korišćenja zemljišta i urbanog razvoja imaju ogroman uticaj na ekosistem. Pošto su organizmi oblikovani njihovom okolinom, kako se prilagođavaju u ovim vremenima preokreta? Odgovor na ovo pitanje zahteva sagledavanje mnogih složenih i potencijalno interakcijskih komponenti, uključujući mikrobiom creva, koji može uticati na više aspekata zdravlja organizma i promene kao odgovor na spoljašnje i unutrašnje stimuluse.
Istraživači u UConn-ovom Odeljenju za ekologiju i evolucionu biologiju, uključujući postdoktorsku istraživačicu NSF-a, Ešli Lav i vanrednu profesorku Sarah Knutie, proučavaju crevni mikrobiom Darvinovih zeba da vide kako se prilagođavaju da žive zajedno sa ljudima u njihovom okruženju koje se brzo menja. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Molekularna ekologija.
„Mikrobiomi su važni za varenje, metabolizam i razvoj imunog sistema“, kaže Lav.
Za ovu studiju, Lav objašnjava da su bili zainteresovani da vide da li postoje interaktivni efekti različitih faktora životne sredine na mikrobiome Darvinovih zeba na Galapagosu, fokusirajući se posebno na urbanizaciju i parazitizam.
Ostrva Galapagos su jedinstveno okruženje za ovu studiju jer Lav objašnjava da je u poslednjih nekoliko decenija ostrvo San Kristobal doživelo ogroman porast u turizmu, a zajedno sa njim i povećanje rezidencijalne populacije i promene u autohtonim vrstama divljih životinja. .
„Urbanizacija može promeniti ishranu divljih organizama“, kaže Lav. „Ove zebe nisu izuzetak jer se hrane stvarima koje inače ne bi dobile u divljini, kao što su kokice i kolačići, i svim vrstama različitih artikala koji su namenjeni ljudima, tako da je ishrana jedan put kroz koji urbanizacija može uticati njihove crevne mikrobiome.“
Urbani razvoj često dovodi do uvođenja invazivnih vrsta koje su često veoma ometajuće za domaće ekosisteme. Za Galapagos koji uključuje invazivnu ptičju vampirsku muvu (Philornis dovnsi), koja živi u gnezdima, hrani se krvlju zeba i može imati štetne posledice po zdravlje gnezda. Ljubav kaže da su u nekim godinama efekti ovih ektoparazita razorni, ponekad i do 100% mladih u zaraženim gnezdima ne preživi.
„To ima ogromne implikacije na očuvanje. Za našu studiju, gledali smo da li urbanizacija utiče na mikrobiom i da li ovaj invazivni parazit utiče na mikrobiom, potencijalno kroz efekte na imunitet potomaka. Takođe nas je zanimalo da li postoje interaktivni efekti, na primer da li kombinacija urbanizacije i parazitizma može imati sinergističke efekte na mikrobiom creva.“
Za ovu studiju, Love objašnjava da su identifikovali gnezda u urbanim i neurbanim okruženjima i tretirali neka od gnezda kako bi eliminisali muve. Nakon što su se jaja izlegla, istraživači su sakupili uzorke fekalija od gnezda, a kada su ptice poletele, gnezda su sakupljena kako bi se prikupili podaci o svim muvama koje žive u gnezdima. Sa fekalnim uzorcima, istraživači mogu da proučavaju mikrobiome creva bivših stanovnika gnezda.
Rezultati su bili neočekivani. Love kaže da nisu pronašli interaktivni efekat dve varijable – urbanog okruženja i parazita – na mikrobiom gnezda. Umesto toga, pronašli su odvojene efekte za obe varijable na mikrobiome creva gnezda.
„Otkrili smo da je urbanizacija uticala na raznolikost bakterija u crevima. Prvobitno smo predvideli da će gnezdi imati veću bakterijsku raznovrsnost u svojim crevima u urbanim sredinama jer su mnoge druge studije to otkrile kod urbanih organizama, ali smo otkrili suprotan efekat. Nestlings u urbanom području su imali manju raznovrsnost u crevima i mislimo da bi to moglo biti zbog namirnica kojima se hrane i sastava tih namirnica.“
Druge studije su otkrile da ishrana sa visokim sadržajem proteina može povećati raznolikost, dok ishrana sa visokim sadržajem masti ima tendenciju da smanji raznolikost, a Lav sumnja da bi to mogao biti slučaj i za ptice koje žive u gradovima.
„Sedimo u restoranima i gledamo kako zebe grabe hranu iz tanjira ljudi. Možda se hrane namirnicama sa većim sadržajem masti, a ovo bi moglo biti jedno od objašnjenja za ovo smanjenje raznolikosti“, kaže Lav. „Takođe smo otkrili da su urbane zebe imale veći broj (ukupan broj jedinki) bakterija u tipu Firmicutes, što je nešto što se vidi u studijama na ljudima i životinjama kada su hranjene ishranom sa visokim sadržajem masti. To je jedno od potencijalnih objašnjenja za šta tamo smo našli.“
Kada su istraživači pogledali efekat parazitizma, otkrili su da parazitirane ptice imaju manji broj vrsta crevnih bakterija u celini (bogatstvo). Ljubav objašnjava da se ovo smanjenje bakterijskog bogatstva može pripisati imunološkom sistemu jer je mikrobiom creva potencijalno povezan sa promenama u imunitetu. Takođe su otkrili veće obilje drugog bakterijskog roda, Candidatus Arthromitus, u urbanim zebama i planiraju da prouče ovaj i druge efekte urbanizacije na mikrobiome creva i imunološke odgovore u budućim studijama.
„Jedan od razloga što smo bili zainteresovani za aspekt parazitizma je da su druge studije otkrile da različite vrste parazita mogu da promene mikrobiom“, kaže Lav. „Mislim da su mnogi od njih crevni paraziti, ali gledamo ektoparazita koji se hrani na periferiji kože, i često dobijam pitanje kako to može da utiče na crevni mikrobiom. Kada se ovi paraziti hrane, imuni odgovori Počnite na periferiji.Možda imaju upalu i mi zaista otkrivamo da ptice mogu proizvesti odgovor antitela specifičan za parazite.
„Pored lokalnog otoka, kada parazit ujede ptice, sistemski odgovori i procesi se dešavaju u celom telu. Tu mislimo da je interfejs između ovih imunoloških odgovora celog tela potencijalno u interakciji sa bakterijama u crevima, iako to nismo istraživali u ovoj studiji.“
„Naša studija pruža nove dokaze da parazitizam nije u interakciji sa urbanizacijom kako bi uticao na mikrobiom gnezda zeba na ostrvu San Kristobal“, kaže Knutie, „ona takođe podržava sve veći broj studija širom ostrva koje pokazuju da ptičji vampir leti i urbanizacija može nezavisno utiču na zebe i ovi široko rasprostranjeni efekti mogu imati velike implikacije na očuvanje.“
