Автори и рецензенти

Автори

Матю Д. Титбол

Мат за пръв път откри любовта си към морето, вдигайки скали в зоната на приливите и отливите на Ямайка и оттогава той едва поглежда назад. Мат винаги е бил изумен от разнообразието от видове и форми, открити под повърхността на морето. В комбинация с любовта си към прекарване на открито и безкрайно любопитство той се оказва, че следва магистърска степен, а след това и докторска степен. в Саудитска Арабия, изучавайки Червено море. Той е развълнуван да научи повече за тревопасните рифови риби и вълнуващите нови техники, за да разбере по-добре как те използват и помагат на кораловите рифове по целия свят. *[email protected]

извънредни

Дейвид Каманда Нгуги

Д-р Дейвид Каманда Нгуги е микробен еколог със специален фокус върху морските екосистеми. Той се интересува най-много от използването на авангардни техники, за да разбере еволюционните адаптации и ролята на „редки“ микроби в океана. Д-р Нгуги е изследвал микроби по целия свят, от Кения до Саудитска Арабия, Германия и много други места. Неговата работа е фокусирана върху преподаването на ключова информация за ролите, които микробите играят в хранителния цикъл, екстремната среда и чревните системи, като тревопасните риби!

Майкъл Л. Берумен

Д-р Майкъл Берумен за първи път развива любовта си към подводния живот, докато се разхожда около езерата и реките на Арканзас, САЩ. Той продължи да изучава пеперуди на Големия бариерен риф в Австралия, а по-късно фокусира изследванията си върху движението и свързаността на кораловите рифови риби. Сега той работи в Саудитска Арабия, където лабораторията му не само изучава движението на рибите, но и много други вълнуващи аспекти на екологията и биологичното разнообразие. Както Майк казва на всички свои ученици, винаги има нещо вълнуващо за научаване при всяко пътуване в морето!

Млади рецензенти

Константин

Аз съм от Калиниград, Русия. Имам една сестра, която е на 1 година. Харесвам програмирането и гмуркането с шнорхел. Любимата ми храна е нигири. Бил съм в пет държави.

Алана

Казвам се Алана и обичам да чета всякакви книги и да рисувам. Любимият ми цвят е син и любимото ми животно се сменя много често. Любимият ми персонаж от книгата е Пърси Джаксън.

Лилиан

Здравей, казвам се Лили! На 11 години съм и съм от Денвър, Колорадо, в щатите. Обичам да чета, особено Пърси Джаксън. Надявам се нашата статия да ви хареса.

Идхант

Здравей Обичам да пътувам. Харесвам и Лего. Живея във Франция от около година. Харесва ми фотографията. Аз съм от Индия. Обичам четенето, науката и дивата природа. Добре. Чао.

Ширхан

Здравейте, казвам се Ширхан и израснах в Бостън. Обичам да чета много книги, предимно Wing of Fire и се надявам нашата статия да ви хареса!

Резюме

Всички животни разчитат на уникална общност от микроби, за да подпомогнат храносмилането. Това важи особено за животни, които се хранят с растения, които се нуждаят от сложна комбинация от чревни бактерии, известни още като микроби, за да усвоят твърдия растителен материал, който ядат. Когато става въпрос за тревопасни животни в морето, като някои риби, ние знаем много по-малко за ролята на микробите в подпомагането на храносмилането. Морските водорасли, по-известни като морски водорасли, в много отношения са за разлика от сухоземните растения, така че тревопасните видове риби вероятно имат уникални начини за смилането им. Затова изследвахме чревните микроби в няколко растителноядни риби в Червено море, за да видим как те помагат на рибите да смилат водораслите. Изненадващо установихме, че макар тези риби да имат уникални микробни общности, всички са съставени от разновидности на един вид гигантски бактерии, които изглежда са се развили, за да им помогнат да усвоят любимите си водорасли!

Значението на лигавите водорасли

За какво мислите, когато чуете думата водорасли? Звучи ли ви вкусно? Докато много хора мислят за водораслите, известни на учените като морски водорасли, като лигава и миризлива зелена маса, в която се заплитат на плажа или езерото, много животни всъщност мислят, че водораслите са доста вкусни! Това важи особено за рибите, които ядат растения, наричани още растителноядни, които се срещат в коралови рифове, които са се специализирали в храненето с различни видове водорасли. Водораслите се предлагат в много различни форми и размери, от водорасли, които образуват къси, подобни на трева тревни площи, растящи на подводни скали, до големи, жилави храстовидни форми. Водораслите образуват важни местообитания за много животни, но твърде много водорасли могат да убият или да прераснат корали. Това може да доведе до загуба на коралови рифове от сложната структура, която им позволява да приютяват хиляди видове. Рибите, които ядат водорасли, играят важна роля, като контролират количеството на водораслите, които растат на коралови рифове. Когато премахват водораслите, те също така създават ново пространство, където коралите или други животни могат да се установят и да растат. Като ядат водорасли, те помагат да се поддържат кораловите рифове здрави и чисти от повечето водорасли, което позволява на коралите да растат и да процъфтяват, създавайки повече местообитание за други риби и животни!

Съществува обаче голям проблем, с който се сблъскват тези тревопасни риби, когато ядат водорасли. Не е лесно смилаемо! Водораслите, както всички живи същества, са изградени от клетки, като всяка от тях е специализирана за определена роля. Клетките на водораслите задържат сложни, големи вериги от захари, т.нар полизахариди (произнася се, „pol-ee-sack-ah-ride“). Различните водорасли имат свой собствен, уникален състав на тези големи захарни вериги в клетките си (Фигура 1). За да получат енергия от водорасли, тревопасните риби трябва да развалят тези големи вериги. Вътре в червата на рибите има молекули, известни като ензими (мислете за тях като за молекулярни или химически ножици), които могат да разкъсат тези захарни вериги на по-малки части, които рибите могат да абсорбират в телата си. Има много различни видове тези ензими, функциониращи като различни работници в строителен екип. Всеки ензим има специфична работа при разграждането на различни части от водораслите. Не всички риби обаче имат правилните видове ензими за разграждане на водораслите. И така, как те са в състояние да получат хранителни вещества от водорасли, които са трудно смилаеми?

  • Фигура 1 - Примери за различни видове морски водорасли или водорасли, включително кафяви, червени и зелени видове.
  • Всеки тип водорасли има различни вериги от захари, известни като полизахариди, които помагат за изграждането на техните клетки. Това означава, че всяка риба се нуждае от специални видове ензими или молекулярни ножици, за да помогне за разграждането на всяка водорасло (единствено число на водорасли) до по-малки хранителни вещества, които са по-лесни за смилане. Ако нямат правилните ензими, те няма да могат да разграждат храната си с водорасли.

Микробите помагат за смилането на храната

На сушата знаем много за това как тревопасните животни могат да усвояват сложни полизахариди в растенията, които са структурно подобни на водораслите. Повечето тревопасни животни разчитат на мънички микроби които живеят в червата си, за да разграждат растенията. Тези специални чревни микроби са развили ензимите, от които се нуждаят, за да получат енергия от храната, и тревопасните животни, като кравите, разчитат на чревните си микроби да разграждат тревата и сеното, което ядат, до молекули, които могат да усвоят [1]. Микробите играят наистина важна роля, като позволяват на тези животни да получават енергия от храни, които не биха могли да ядат сами. Макар да знаем много за тази връзка и как тя работи със сухоземни животни, как работи при морските животни е до голяма степен неизвестно. Важно е да научите за това как морските животни, като рибите, смилат храната си, защото това ни позволява да разберем по-добре какво могат да ядат и как споделят различни видове водорасли помежду си [2].

Следователно целта на това проучване беше да разгледаме за първи път общността на чревните микроби от растителноядни коралови рифови риби, за да разберем колко важни са чревните микроби в подпомагането на храносмилането и да видим дали различните риби имат различни общности на чревни микроби или не.

Какво направихме

За да разберем как тревопасните риби разчитат на чревните си микроби за смилане на водорасли, събрахме проби от стомасите на растителноядни хирурги, като еднорози риби Bluespine и хирурги Sohal, в Червено море. Събирахме риба, за която знаехме, че яде различни видове водорасли, за да видим дали разликите в диетата ще променят чревните микроби на рибата. След това трябваше да видим дали микробите разполагат с подходящите инструменти или ензими, необходими за разграждането на изядените водорасли. За да направим това, разгледахме преписи, които са като строителни кодове, които клетките използват, за да образуват молекули като ензими, направени от чревните микроби на рибата!

Какво намерихме

Първо открихме, че от всички микроби в стомаха на всички риби, от които сме взели проби, има един вид микроби, който е най-често срещан - Епулописций . Епулописций (произнася се „E-pool-oh-piss-ee-um“) е гигантски микроб, над 1000 пъти по-голям от другите обичайни чревни микроби и голям колкото ширината на човешки косъм! Интересното е, че не само, че този голям микроб доминира в общността на чревните микроби, но е установено, че различните риби имат различни видове Епулописций живеещи в тях (Фигура 2)! Рибите, които се хранеха предимно с кафяви водорасли, имаха видове Епулописций живеещи в стомаха им, които не са открити в стомаха на другите риби, които ядат предимно червени и зелени водорасли. Това показа, че тъй като тези риби ядат различни водорасли, те се нуждаят от различен вид чревна микробна общност, за да смилат храната си.

Всъщност, когато разгледахме ензимите, произведени от тези гигантски микроби, открихме, че те произвеждат определени ензими, които имат способността да разграждат различните компоненти на водораслите, с които се хранят рибите. Това означава, че тревопасните риби, които ядат кафяви водорасли, имат стомашни микроби с ензимните машини, необходими за разграждането на кафявите водорасли. Същите тези микроби, които ядат червени водорасли, не биха имали толкова голям успех при разграждането на зелени или червени водорасли. Това, което открихме за първи път, е, че тревопасните риби съдържат специални групи чревни микроби с ензимните инструменти, необходими за разграждането на специфичните видове водорасли, които ядат! Това беше наистина невероятно, особено след като изглежда, че цялото това храносмилане се ръководи от гиганта Епулописций. При други животни, особено сухоземни бозайници, има по-разнообразна общност от чревни микроби, които всички помагат за разграждането на растителните вещества [3]. Оказва се, че тропическите растителноядни риби са еволюирали по различен и може би уникален начин за смилане на сложните водорасли, които ядат!

Дори установихме, че количеството на този гигантски микроб и неговите ензими се променя в стомаха на рибата през целия ден (Фигура 3). След като тревопасните риби се събудят, те започват деня си в търсене на водорасли за ядене и прекарват по-голямата част от деня си в търсене на любимите си храни с водорасли. През деня, когато активно се хранят, гигантският микроб Епулописций е най-активен и произвежда много ензими, които помагат за разграждането на водораслите. Но през нощта, когато рибата не се храни и си почива, Епулописций забавя и спира производството на толкова много от тези ензими, тъй като в стомаха няма нови водорасли, които да помогнат за храносмилането. Защото дейността на Епулописций варира заедно с количеството водорасли, които рибата яде за цял ден, това дава сериозни доказателства, че тези риби разчитат много на своите Епулописций чревни микроби, за да подпомогнат разграждането на водораслите, които ядат!

Защо това има значение?

Тези червени морски хирурги ни научиха много на това как тревопасните риби зависят от своите гигантски чревни микроби, за да могат да ядат водорасли. Въпреки това, ние разгледахме само няколко вида и има много различни видове тревопасни риби там. Колкото повече научаваме за тази уникална връзка между рибите и техните чревни микроби в Червено море, толкова по-добре ще можем да разберем как тревопасните риби могат да функционират тук и по целия свят!

Терминологичен речник

Полизахарид: ↑ Енергиен източник, който се състои от молекули на захарта, свързани заедно във верига, например трапезна захар. Настолната захар е полизахарид, изграден от две единични захарни молекули - глюкоза и фруктоза - свързани заедно.

Ензим: ↑ Молекула, която помага за ускоряване на химичните реакции. При храносмилането ензимите се използват за прекъсване на химическите връзки между молекулите, за да се получат по-малки, по-лесно смилаеми молекули, малко като ножици.

Микроб: ↑ Малки живи същества, намиращи се в околната среда навсякъде около нас и вътре в нас. Те включват видове бактерии и сродни микроби. Те играят ключова роля в подпомагането на животните да смилат храната си.

Препис: ↑ Известна също като пратеник РНК, тя е копие на парче от ДНК на клетката. Това е инструкция за клетката да знае как да изгражда различни видове протеини, като ензими.

Епулописций: ↑ Голям микроб (по-голям от ширина на косъм и по-малък от жабешко яйце), за който е установено, че живее в стомаха на някои видове тропически хирурги.

Конфликт на интереси

Авторите декларират, че изследването е проведено при липса на каквито и да било търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Статия с първоизточник

↑Ngugi, D. K., Miyake, S., Cahill, M., Vinu, M., Hackmann, T. J., Blom, J., et al. 2017. Геномната диверсификация на гигантски ентериални симбионти отразява диетичния начин на живот на гостоприемника. Proc. Natl. Акад. Sci. САЩ. 114: E7592–601. doi: 10.1073/pnas.1703070114

Препратки

[1] ↑ White, B. A., Lamed, R., Bayer, E. A. и Flint, H. J. 2014. Използване на биомасата от чревни микроби. Ан. Rev. Microbiol. 68: 279–96. doi: 10.1146/annurev-micro-092412-155618

[2] ↑ Miyake, S., Ngugi, D. K. и Stingl, U. 2015. Диетата силно влияе върху чревната микробиота на хирургическите риби. Мол. Екол. 24: 656–72. doi: 10.1111/mec.13050

[3] ↑ Ley, R. E., Hamady, М., Lozupone, C., Turnbaugh, P. J., Ramey, R. R., и Bircher, J. S., et al. 2008. Еволюция на бозайниците и техните чревни микроби. Наука 20: 1647–51. doi: 10.1126/science.1155725

[4] ↑ Jones, J., DiBattista, J. D., Stat, M., Bunce, M., Boyce, M. C., Fairlough, D. V., et al. 2018. Микробиомът на стомашно-чревния тракт на морската растителноядна риба, която се променя. Отпред. Микробиол. 9: 2000. doi: 10.3389/fmicb.2018.02000