Život je jen náhoda a složení mikrobiomu někdy také

V lidském trávicím ústrojí žijí triliony nejrůznějších mikrobů, jen bakterií je zde několik stovek až tisíců druhů. Složení mikrobiomu kolísá od jednoho člověka k druhému v závislosti na dietě, prostředí, v němž žije, a na jeho zdravotním stavu včetně dlouhodobé anamnézy i čerstvých zásahů – například antibiotiky – do něj.

Nová studie provedená v MIT zaměřená na složení populace mikrobů přináší do hry další faktor, a to náhodu. Badatelé nakrmili oblíbeného oblého červa Cenorhabditis elegans toutéž dietou v témže prostředí servírovanou a v trávicím traktu hlístic se objevilo rozdílné složení bakterií, které zřejmě bylo poskládáno podle pravidla: Kdo dřív přijde, ten dřív mele.

„Naše studie poukazuje na to, že můžete dosáhnout heterogenity způsobené náhodou, která stála na počátku kolonizace. Nemyslíme si, že by náhoda byla hlavním faktorem v rozdílnosti mezi dvěma jedinci, chceme ale upozornit na to, že tento prvek může také sehrát svou roli ve variabilitě,“ řekl Jeff Gore, jeden z autorů citované studie.

Cenorhabditis elegans pojídá bakterie jako součást své běžné stravy, proto mu výzkumný tým namíchal do jídelníčku směs šesti různých bakterií. Na počátku neměli červi žádné bakterie ve svých trávicích traktech a poté, co byli nějakou dobu krmeni zcela stejnou potravou, byly v jejich střevech nalezeny velmi odlišné bakteriální populace.

Vědci na to tedy šli od lesa a vymysleli další experiment, v němž do jídelníčku dali hlísticím jenom dvě bakterie. Vlastně jen jednu, aby vyloučili podíl mlsnosti. Byla to Escherichia coli, ale upravená tak, že polovina nabídnutých bakterií vylučovala zeleně fluoreskující protein a polovina červeně fluoreskující.

Po týdnu měl každý červ ve svém břiše kolem 30 000 bakterií a velmi by se mýlil ten, kdo by si přisadil na to, že červené a zelené byly namíchány rovnoměrně. U každého jedna z barev převládala a utlačovala tu druhou. To se přihodilo proto, že počátek kolonizace představoval ojedinělou příhodu, a bakterie, která dorazila do střeva jako první, se ujala vlády.

Jeff Gore to komentoval takto: „Která z bakterií měla to štěstí, že po snědení přežila (podobně jako babička a Karkulka ve vlkově břiše, dodávám já), byla na místě první, začala rychle produkovat potomstvo, a to v komunitě převládlo.“ Tato náhodnost se projevila, když kolonizace postupovala pomalu. Když vědci nabídli hlísticím velké množství bakterií, kolonizace postupovala mnohem rychleji a rozdílů ubylo. Totéž rozložení badatelé dostali, pokud použili ve stravě dvou bakteriálních kmenů, Enterobacter aerogenes a Serratia marcescens.

Hlavní konstruktér studie k získaným poznatkům prohlásil, že pro složení mikrobiomu bude zřejmě nejpodstatnější náhodná variabilita, že však nelze podceňovat ani mechanismus, který se projevil v jejich studii a který je většinou zcela přehlížen.

Vega N. M., Gore J., PLOS Biology, DOI: 10.1371/journal.pbio.2000633