Симбиотические гигантские бактерии позволяют рыбам-хирургам Красного моря специализироваться в питании

Рыбы-хирурги Красного моря используют метаболически разнообразных гигантских бактерий для переваривания разных видов водорослей, согласно новому исследованию. Эти данные не только объясняют основу разнообразия рыб-хирургов, но и могут стать ценным генетическим ресурсом для исследований в области биотоплива.

Международная команда под руководством исследователей из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) использовала методы высокопроизводительного секвенирования для изучения симбиотических микробных сообществ в кишечнике питающихся морскими водорослями рыб-хирургов Красного моря. Анализ геномов показал, что сообщества доминируют одной группой гигантских бактерий, известных как Epulopiscium, и им не хватает разнообразия, характерного для микробиомов наземных травоядных.

«Разложение растительной биомассы у наземных позвоночных обычно требует "коктейлей" ферментов, происходящих от кишечных микроорганизмов, каждый из которых способен расщеплять разные компоненты», — объясняет ведущий автор исследования, научный сотрудник KAUST Дэвид Нгуги. Водоросли лишены многих сложных компонентов клеточной стенки и полисахаридов, встречающихся у наземных растений (например, лигнина и целлюлозы), поэтому для их переваривания, вероятно, достаточно более простого микробного сообщества.

Тем не менее, анализ экспрессии генов выявил значительные различия между Epulopiscium у рыб-хирургов, специализирующихся на питании красными или бурыми водорослями. «В зависимости от водорослей, которыми питается хозяин, у Epulopiscium есть соответствующие ферменты для расщепления этих полисахаридов», — говорит Нгуги. Эта специализация помогает объяснить разнообразие рифовых рыб-хирургов, поскольку они делят среду на разные пищевые ниши.

Команда также отследила экспрессию генов у Epulopiscium в течение дня и обнаружила, что она соответствует образу жизни хозяина: гены, связанные с пищеварением, были активны утром, когда рыба питалась. Способность сбраживать водоросли делает Epulopiscium ценным генетическим ресурсом для разработки биотоплива на основе водорослей. «Наши данные показывают, что этот вид симбиоза, развившийся для использования специфических пищевых ресурсов рифа, формировался в эволюционных масштабах времени», — отмечает Нгуги.