A contribuit în mod egal la această lucrare cu: James Angus Chandler, Jenna Morgan Lang

specii

Centrul de afiliere pentru biologia populației, Departamentul de evoluție și ecologie, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii

A contribuit în mod egal la această lucrare cu: James Angus Chandler, Jenna Morgan Lang

Centrul de Afilieri pentru Biologia Populației, Departamentul de Evoluție și Ecologie, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii, UC Davis Genome Center, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii, Departamentul de Microbiologie Medicală și Imunologie, Facultatea de Medicină, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii, Departamentul Energiei din Statele Unite Institutul Genomului Comun, Walnut Creek, California, Statele Unite ale Americii

Afiliere UC Davis Genome Center, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii

Centrul de afiliere pentru biologia populației, Departamentul de evoluție și ecologie, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii, UC Davis Genome Center, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii, Departamentul de microbiologie medicală Imunologie, Facultatea de Medicină, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii, Departamentul Energiei din Statele Unite Institutul Genomului Comun, Walnut Creek, California, Statele Unite ale Americii

Centrul de afiliere pentru biologia populației, Departamentul de evoluție și ecologie, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii

  • James Angus Chandler,
  • Jenna Morgan Lang,
  • Srijak Bhatnagar,
  • Jonathan A. Eisen,
  • Artyom Kopp

Cifre

Abstract

Rezumatul autorului

Citare: Chandler JA, Morgan Lang J, Bhatnagar S, Eisen JA, Kopp A (2011) Bacterial Communities of Diverse Drosophila Species: Ecological Context of a Host - Microbe Model System. PLoS Genet 7 (9): e1002272. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002272

Editor: Harmit S. Malik, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Statele Unite ale Americii

Primit: 21 martie 2011; Admis: 18 iulie 2011; Publicat: 22 septembrie 2011

Acesta este un articol cu ​​acces liber distribuit în condițiile declarației de domeniu public Creative Commons, care stipulează că, odată plasată în domeniul public, această lucrare poate fi reprodusă liber, distribuită, transmisă, modificată, construită sau utilizată în alt mod în orice scop legal.

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de subvenția NSF IOS-0815141 acordată AK (www.nsf.gov), o finanțare acordată în cadrul Laboratorului Național Lawrence Berkeley către JAE (www.lbl.gov), și Fundația Gordon și Betty Moore acorda numărul 1660 către JAE (www.moore.org) și Centrul UC Davis pentru Biologia Populației (www.cpb.ucdavis.edu). Unele lucrări au fost efectuate în S.U.A. Department of Energy Joint Genome Institute, care este susținut de Biroul de Științe al S.U.A. Departamentul Energie sub contract Nr. DE-AC02-05CH11231 (www.jgi.doe.gov). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Compoziția comunităților de simbionți bacterieni este modelată atât de genotipul gazdei, cât și de dieta sa. La șoareci și muște de fructe, mutațiile dintr-o singură genă gazdă pot fi suficiente pentru a modifica compoziția microbiomului [20], [21]. Transplanturile reciproce de microbiomi intestinali între pești zebră și șoareci relevă faptul că habitatul intestinal al acestor gazde se selectează pentru diferite comunități [22]. Aceste diferențe sunt mai mici la scări de timp evolutive mai scurte, deoarece speciile care sunt mai strâns înrudite împărtășesc adesea mai multe comunități bacteriene similare. Această tendință a fost observată la stinkbugs [23], termite [24] și mamifere [12]. Dieta joacă, de asemenea, un rol important în modelarea microbiomului bacterian intestinal în multe sisteme. Când oamenii sunt trecuți pe o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați, cu conținut scăzut de grăsimi, comunitățile lor intestinale se îndreaptă către un procent mai mare de filum Bacteroidetes [11]. Comunitățile intestinale ale populațiilor umane europene și africane sunt modelate, cel puțin parțial, de diferitele lor diete [25].

D. melanogaster apare în mod natural ca un model de interacțiuni gazdă-microb. Experimentele genetice au identificat unele dintre genele care contribuie la homeostazia comunității intestinale. Gena PIMS suprimă activ răspunsul imun atunci când muștele sunt expuse la comunități intestinale comensale, nepatogene [26]. În mod similar, reglarea descendentă a caudalului modifică semnificativ această comunitate bacteriană, permițând în mod normal bacteriilor rare să crească din abundență [21]. Cu toate acestea, se știe puțin despre efectele bacteriilor intestinale asupra fiziologiei Drosophila. Tulpinile axenice de D. melanogaster sunt viabile, cel puțin pe suporturi bogate. Deși unele studii au sugerat că simbionții intestinali cresc durata de viață la D. melanogaster [27], alte studii nu au reușit să reproducă acest efect [21], [28]. Bacteriile comensale pot afecta chiar alegerea partenerului în D. melanogaster în laborator [29], deși semnificația evoluției acestui efect în natură nu este clară.

Spre deosebire de înțelegerea noastră tot mai mare a interacțiunilor Drosophila-microb din laborator, se știe puțin despre comunitățile microbiene asociate cu populațiile naturale de Drosophila. La alte insecte, larvele crescute în laborator s-au dovedit a adăposti microbiomi bacterieni semnificativ mai puțin diferiți decât omologii lor sălbatici [30], [31]. S-a raportat că tulpinile de laborator de D. melanogaster poartă genurile bacteriene Lactobacillus, Acetobacter și Enterococcus [21], [27], [28], [32]. Deși aceste taxe sunt prezente în majoritatea studiilor, există și un posibil „efect de laborator” în care diferite laboratoare au bacterii diferite [28]. Multe dintre aceleași genuri bacteriene (deși nu sunt întotdeauna aceleași specii) au fost găsite în populațiile naturale de D. melanogaster din estul Statelor Unite [32], [33]. Cu toate acestea, având în vedere distribuția mondială a Drosophila și variația imensă a ecologiei Drosophila, aceste taxe pot reprezenta doar o mică parte din comunitățile bacteriene asociate cu muștele în natură. O cunoaștere mai bună a acestor comunități este necesară pentru a înțelege rolul simbiozei în fiziologia, ecologia și evoluția Drosophila.

Rezultate

Rezumatul datelor

Probele de Drosophila au fost colectate cu ajutorul multor colegi din întreaga lume (vezi Mulțumiri, Tabelul 1 și Dataset S1). Muștele au fost fie spălate în apă sterilă (pentru a îndepărta celulele bacteriene cuticulare), fie au fost disecate pentru a obține doar recoltele și tractul digestiv. După extracția ADN-ului, amplificarea rRNA PCR s-a făcut cu primerii specifici bacterieni. Ampliconii 16S rADN au fost clonați, transformați și Sanger a fost secvențiat de la ambele capete. Pentru 50% din clone, cele două citiri nu s-au suprapus și, prin urmare, s-a făcut o citire concatenată prin inserarea de caractere gap în spațiul dintre cele două citiri.

  •