Тихоокеанська гавань мікробіоти кишечника в Мексиці Її взаємозв’язок з харчуванням та функціональними можливостями
Арлетт Пачеко-Сандовал
1 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Ensenada, Нижня Каліфорнія, Мексика
Йоланда Шрамм
2 Universidad Autónoma de Baja California, Енсенада, Нижня Каліфорнія, Мексика
Гізела Геккель
1 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Ensenada, Нижня Каліфорнія, Мексика
Елізабет Брассеа-Перес
1 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Ensenada, Нижня Каліфорнія, Мексика
Марсель Мартінес-Порчас
3 Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, Ермосільо, Сонора, Мексика
Асунсьйон Лаго-Лестон
1 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Ensenada, Нижня Каліфорнія, Мексика
Пов’язані дані
Усі файли послідовності доступні з бази даних SRA NCBI (номери приєднання PRJNA515402 та PRJNA518147).
Анотація
Вступ
Морські тюлені (Phoca vitulina) - це ластоногі з найширшим поширенням у світі, включаючи Північну частину Тихого та Атлантичного океанів [1]. Південна межа розповсюдження тюленя морської гавані на півночі Тихого океану (P. v. Richardii) знаходиться в Мексиці на дев'яти островах із західного узбережжя Нижньої Каліфорнії: Коронадо; Тодос Сантос; Сан-Мартін; Сан-Джеронімо; Сан-Беніто; Седрос; Натівідад; Асунсьйон; і Сан-Роке. Ця межа також охоплює деякі райони вздовж самого узбережжя Нижньої Каліфорнії [2]. Усі острови розташовані відносно недалеко від континентального узбережжя (2–50 км), що робить тюленів уразливими до впливу різних збурень та забруднювачів, що утворюються внаслідок людської діяльності.
Морські тюлені вважаються умовно-патогенними хижаками з високим трофічним рівнем, які харчуються донними або пелагічними або обома видами, переважно рибами та головоногими [3]. Мексиканські морські тюлені харчуються на невеликих глибинах, між 5–50 м [4,5], головним чином донною або донною здобиччю [6–9]. З-поміж ластоногих, знайдених у Мексиці, тюрем гавані дозволив отримати найбільшу кількість інформації про якість їхнього місцевого середовища завдяки їхній вірності місцям вивезення, де вони залишаються цілий рік [2]. На основі даних супутникових передавачів, тепер відомо, що морські тюлені харчуються поблизу своїх колоній (на відстані від 25 км [10] до 30 км [4]); тому очікуються відмінності у типі споживаної здобичі [8,9], оскільки більшість колоній тюленів гавані в Нижній Каліфорнії розділені на більші відстані. Однак відмінності в харчуванні також були виявлені в колоніях, розділених лише 16 км [7]. Ця мінливість дієти може відображатися на мікробіоті тюленів, яка також може виявити наявність шкідливих речовин у навколишньому середовищі.
Дієта морських тюленів багата білками та поліненасиченими жирними кислотами [11], що, як очікується, відобразиться на її складі мікробіоти кишечника [12]. Як уже давно встановлено, дієта значною мірою визначає склад спільноти мікробіоти кишечника [13,14] і вважається основним шляхом колонізації мікробів [15]. Однак існують добре відомі упередження у традиційних методах аналізу дієти, особливо при ідентифікації залишків здобичі, внаслідок ерозії травлення [16]. Нещодавно розроблені методи ДНК, такі як метабаркодування ДНК, виявили здобич, яка не залишає залишків твердих речовин (наприклад, ракоподібних), надаючи більш точну інформацію про дієтичні норми [16].
Мікробіота кишечника відіграє важливу роль в онтогенетичному розвитку хазяїна, фізіології, здоров’ї, фізичній формі та засвоєнні поживних речовин [17,18]. Незважаючи на його важливість, про склад мікробіоти та її функції у морських ссавців відомо мало, частково через труднощі з забором зразків. Різні дослідження вивчали мікробіоти кишечника у неволі або диких ссавців, таких як дюгони [19], ламантин [20], кити [21] та ластоногі [12,22–26], виявляючи більше багатство мікроорганізмів, ніж у їхніх наземні аналоги, що могло бути пов’язано з придбанням морських таксонів бактерій [27]. Наскільки нам відомо, лише в одному дослідженні була досліджена мікробіота кишечника морських тюленів, але у осіб, що перебувають у полоні [12]. З огляду на те, що на мікробний склад сильно впливають фактори навколишнього середовища, існуючі дослідження, проведені на тваринах, що перебувають у неволі, не мають широких можливостей для вивчення впливу мікробіоти кишечника на метаболізм хазяїна в природних середовищах існування людини, де такі фактори, як доступність їжі та клімат, змінюються [28].
Дослідження приматів, які не є людьми, показали, що дослідження мікробіоти кишечника корисні як показники стану здоров’я господаря та можуть допомогти виявити генетичні відмінності між популяціями [29]. Оскільки мікробний склад особин з тієї самої популяції має більше подібностей, ніж у різних популяцій [29], ми очікували побачити відмінності серед мікробіотичної спільноти колоній морських тюленів, представлених тут. Метою цього дослідження була характеристика спільноти мікробіоти кишечника морських тюленів Нижньої Каліфорнії шляхом секвенування області V4 16S рибосомної мікробної ДНК, взятої з зразків калу, для того, щоб зрозуміти роль дієти у формуванні мікробіома кишечника. Ми оцінили взаємозв'язок між мікробіомом кишечника та раціоном як першим підходом до розуміння того, як споживана здобич формує склад і функції мікрофлори кишечника у диких морських тюленів. Ця інформація може також позиціонувати тюленя гавані як екологічний сторожовий вид для узбережжя Нижньої Каліфорнії та його островів.
Матеріали і методи
Етичні заяви
Всі зразки були зібрані, не заважаючи тваринам та не завдаючи їм стресу чи шкоди. Дозволи були надані Міністерством навколишнього середовища та природних ресурсів Мексики (SEMARNAT, SGPA/DGVS/12269/13 та SGPA/DGVS/08370/14), Міністерством внутрішніх справ (SEGOB, UG/211/0087/2014 та UG/211/01022/2014) та біосферний заповідник Ель-Віскаїно (F00.DRPBCPN.000027 та F.00.1.DRPBCPN.00004/2014).
Збір зразків
Двадцять зразків фекалій було зібрано з травня по червень 2014 року в п’яти колоніях морських тюленів, розташованих у Нижній Каліфорнії, Мексика: лиман Пунта Банда (PBE) (n = 5); Острів Тодос Сантос (TS) (n = 3); Острів Сан-Джеронімо (SJ) (n = 4); Острів Натівідад (N) (n = 4); та острів Сан-Роке (SR) (n = 4) (S1 Рис). Координати конкретних пляжів, на яких були зібрані зразки, доступні в метаданих проекту послідовності у сховищі бази даних. Проби відбирали протягом сезону линьки, коли найбільша кількість особин вивозиться [30], як правило, залишається на березі протягом багатьох годин [31]. Кожну пробу збирали індивідуально за допомогою одноразового стерилізованого шпателя. Зразки отримували з внутрішньої частини калу, намагаючись уникнути перехресного забруднення з навколишнього середовища. Зразки калу отримували від пломб без різниці статі та вікових категорій, лише свіжі зразки поміщали в стерильні пробірки, а потім зберігали у RNAlater ® (Sigma-Aldrich). Зразки транспортували до лабораторії та зберігали замороженими при -80 ° C до подальшого аналізу.