ほとんどの人にとって、両生類（カエルやサンショウウオなど）は日常生活の一部ではありません。彼らは形と行動の両方で不可解な傾向があるため、遭遇するのはやや困難です.しかし、両生類は多くの生態系の生態系において重要な役割を果たしています。爬虫両生類学者は、これらの動物の生態と進化を長い間研究してきましたが、最近の技術の進歩により、両生類研究の新しい分野が開かれました。これについてはほとんど知られていません。つまり、マイクロバイオームです。
DNA シーケンシングまたは マイクロバイオミクス を使用した微生物群集全体の研究 、急速に成長している科学分野です。人間では、私たちの体内に住む微生物群集が健康、病気、行動に影響を与えることが示されており、私たちの過去 (最近と古代の両方) についての手がかりを明らかにすることさえできます。マイクロバイオームは、両生類や他の動物の生活においても重要な役割を果たしている可能性がありますが、その機能はまだ解明され始めたばかりです.
両生類にとって、現在のマイクロバイオミクス研究の主な焦点は皮膚です。哺乳類や爬虫類とは異なり、両生類は毛、毛皮、または羽毛の保護構造を持たないため、環境と直接接触しています。両生類は皮膚を通して水、塩分、ガスを直接交換します。さらに、皮膚は壊滅的なツボカビ症などの新興感染症を含む多くの病原体に対する防御の最前線です。両生類の皮膚に生息する微生物の微生物群集が多様であることはわかっていますが、それらが何によって形成されているかはまだ完全には理解されていません。それらは宿主の生理機能によって駆動されますか?彼らの生息地？彼らの歴史は?
私たちは、カリフォルニアサンショウウオである黄色い目のエンサティナ (Ensatina eschscholtzii xanthoptica) のケーススタディを使用して、これらの質問に対処しました。 ）。このサンショウウオは、サンフランシスコのベイエリアとシエラネバダ山脈の西部の低地を含む分離範囲を持っています。シエラネバダの個体群は、約 15,000 年前に他の個体群から分割されましたが、ベイエリアの個体群はさらに最近分割されました。このようなシナリオは、皮膚マイクロバイオームが宿主の生物地理学上の歴史と同じパターンに従っているかどうか、または代わりに生息地または宿主の生理学によって決定されるかどうかをテストするための優れた「自然実験」を提供します。シエラネバダの人口の皮膚マイクロバイオームが他の人口と最も似ていない場合、そのようなパターンは、微生物群集が宿主と同じパターンで分岐していることを示唆しています.代わりに、皮膚群が遠く離れた集団間で類似している場合、これは、マイクロバイオームが空間と時間にわたって比較的保存されていることを示唆しています.
したがって、シエラネバダ山脈の麓に 1 つ、ベイエリアに 3 つの 4 つの集団のそれぞれから個体を抽出しました。サンショウウオを見つけるたびに、生息地に存在する利用可能なマイクロバイオームの代表として役立つ土壌サンプルも収集します。また、宿主の生理機能 (性別または発育) がマイクロバイオームに影響を与えるかどうかをテストするために、男性、女性、および少年を研究に含めました。
サンショウウオの個体群の歴史が微生物群集に与える影響
私たちが発見したことは、かなり驚くべきことでした。私たちは、マイクロバイオームが宿主集団と同じように分岐し、最も遠い関係にあるサンショウウオの集団が最も異なるマイクロバイオームを持つようになると予想していました。しかし、その代わりに、最も異なる 2 つの集団が、実際には最も類似した皮膚微生物群集を持っていることがわかりました!サンショウウオ自体の個体群の歴史は、微生物群集に影響を与えていないようであり、サンショウウオとそのマイクロバイオームとの関係が比較的保存されていることを示唆しています。ただし、そうは言っても、各集団には固有の細菌種の独自のセットがありました。これらのユニークな種はマイクロバイオームを支配していませんでしたが、これら 4 つの集団の微生物群集は同一ではなく、宿主種のアイデンティティによって完全に動かされているわけではないことを示しています。
同様に、生息地もサンショウウオのマイクロバイオームに大きな影響を与えませんでした。サンショウウオのマイクロバイオームは、それぞれの生息地のサンプルとは異なっていました。興味深いことに、サンショウウオと土壌マイクロバイオームは多くの共通の微生物種を共有していましたが、コミュニティは異なる種によって支配されていました.全体として、すべての個体群のサンショウウオのマイクロバイオームは、土壌よりも互いに類似しており、それらの違いにもかかわらず、生息地に存在する利用可能な微生物と比較して、それらは依然として比較的保存されていることを示唆しています.
地理的な違いに加えて、マイクロバイオームに対する 2 つのサンショウウオの特性 (性別と年齢) の影響についてもテストしました。多くの動物種と同様に、 エンサティナ のメスとオス 異なる振る舞いをします。オスは交尾相手を求めて動き回る傾向があり、メスはその場にとどまる傾向があります。さらに、エンサティナ 通信するためにフェロノモンの手がかりを使用します。これらの生理学的および行動上の違いが、男女間のマイクロバイオーム組成の違いにつながる可能性があると考えました。また、マイクロバイオームが年齢とともに変化する可能性があるかどうかにも関心がありました.サンショウウオが成長するにつれて、生理機能が変化し、免疫システムが成熟します。これは、マイクロバイオームの構成に影響を与える可能性があると予測しました.
興味深いことに、男性と女性の間でマイクロバイオームに違いは見られませんでした。どうやら、男女間の行動的および生理学的な違いは、微生物群集の構成に影響を与えません。年齢に関する我々の結果はいくぶんあいまいでした.若いサンショウウオは成体とわずかに異なるマイクロバイオームを持っていましたが、その差は非常に小さかった.全体として、年齢と性別はマイクロバイオームに強い影響を与えていないようです。これはやや驚くべきことであり、他の両生類を含む他の種の動物に見られるパターンと矛盾しています.
全体として、私たちの調査では、黄色い目の エンサティナ 皮膚マイクロバイオームは、宿主と環境の両方から影響を受けます。幸いなことに、両生類のマイクロバイオーム研究の分野は活発な分野であり、両生類の多様な種からの新しい情報は、両生類の皮膚微生物の生態に関与するパターンとプロセスを明らかにするのに役立つことは間違いありません.
これらの調査結果は、Microbial Ecology 誌の最近公開された、陸生サンショウウオの皮膚関連マイクロバイオームにおける種内変動というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、サンフランシスコ州立大学の Sofia Prado-Irwin が主導しました。
