Archea jsou velká skupina mikroorganismů příbuzných bakteriím, které se vyskytují v prostředí i v trávicím traktu zvířat a lidí. Asi nejznámější zástupci jsou archea, která se v žaludcích přežvýkavců podílí na fermentaci a tvorbě velkého množství metanu.
Studie zvířecích i lidských střevních mikrobiomů detekovaly obvykle nízký počet druhů archeí a jejich nízkou celkovou početnost. Nejčastěji se vyskytující archea ve střevech jsou producenti metanu, hlavně rod Methanobrevibacter.
Archeální komunity byly doposud zkoumány pomocí standardních metod používaných pro studium bakterií. Pro jejich studium však bylo nezbytné vyvinout novou, více specifickou metodu. Vědci ji použili ke studiu 183 vzorků stolice a obsahu střev od 110 druhů obratlovců zahrnujících zástupce všech jejich hlavních skupin. Celkem 40 % zjištěných druhů archeí tvořily dosud nepopsané taxony.
Vědci zjišťovali, jaké faktory nejlépe vysvětlují rozdíly ve složení střevních archeálních komunit u různých zvířat. Ukázalo se, že geografická vzdálenost mezi místy, kde zvířata žijí, nemá na toto složení vliv. Podobně a překvapivě mělo minimální vliv i prostředí, ve kterém zvířata žijí. Výjimkou byly husy ze slaných mokřadů, které ve střevech hostily zvýšené množství archeí z rodu Halobacterium adaptovaných na život ve slaném prostředí.
Typ potravy, který má významný vliv na složení bakteriálních společenstev, neměl vliv na rozdíly mezi archeálními komunitami. Nicméně potrava měla vliv na výskyt některých taxonů. Například se výrazně lišil výskyt metan produkující archei ve střevech masožravců a býložravců nebo všežravců.
Další analýza se zaměřila na vztahy mezi archei a mezi archei a bakteriemi. Ukázalo se, že přítomnost archeí rodů Methanobrevibacter a Methanothermobacter se navzájem vylučuje. Složení bakteriálních komunit nemělo na komunity archeí významný vliv.
Další unikátní vztah byl pozorován mezi teplomilným rodem Methanothermobacter a tělesnou teplotou hostitelů. Tento rod byl nejpočetnější u ptáků a placentálů, kteří mají z obratlovců tělesnou teplotu nejvyšší. Asociace s teplotou ale byla signifikantní pouze pokud se zároveň zohlednily příbuzenské vztahy mezi druhy.
Právě evoluční historie a příbuznost druhů vysvětlila největší podíl rozdílů ve složení společenstev archeí mezi různými druhy hostitelů. S použitím různých statistických metod vysvětlily příbuzenské vztahy mezi druhy 12–28 % variability mezi vzorky (což je u takto komplexního souboru dat s velkou řadou faktorů velký úspěch). Nejvýraznější byl tento vztah u rodu Methanobrevibacter. Celkem 23 různých řádů obratlovců má svou unikátní střevní linii Methanobrevibacter.
Lze shrnout, že ryby, obojživelníci, plazi, ptáci a savci vykazují navzájem se odlišující komunity archeí. Evoluční historie se na této skutečnosti podílí více než potrava nebo typ prostředí, které dané zvíře obývá. Nová studie tak opět ukazuje význam společné evoluce vyšších organismů a jejich mikrobiomu a otevírá cestu k dalším zajímavým směrům výzkumu.
Mgr. Pavel Pešek
Youngblut ND, Reischer GH, Dauser S et al. (2021). Vertebrate host phylogeny influences gut archaeal diversity. Nature Microbiology 6: 1443-1454.
