LUK

Sammenligning af mikrobiomer fra pattedyr i fangenskab og deres vilde slægtninge

Navn: 

Nadieh de Jonge, Aalborg Universitet

Beskrivelse:

Mavetarmsystemet huser et kompleks mikrobiel samfund som lever i symbiose med værten. Sammensætningen af tarmfloraen afspejler dyrenes fysiologi og leveforhold og kan indikere sygdom hos værten, men også fortælle vigtige informationer om dyrenes sundhedstilstand og trivsel. Hos mennesker findes der således flere veldokumenterede forhold mellem sygdom og mikrobiomet og behandling gennem transplantation af tarmfloraen fra sunde individer anvendes i stigende grad som behandling af en lang række livsstilssygdomme. En forståelse af mikrobiomet er således et fundamentalt redskab til vurdering af sundhed og velfærd i dyr.

I dette projekt vil vi sammenligne tarmfloraen fra pattedyr i fangeskab med vilde dyr for derved at se hvorledes fangeskab påvirker mikrobiomet. Baseret på et studenterprojekt udført af kandidatstuderende i Biologi ved Aalborg Universitet i 2016 har vi analyseret mikrobiomet i 46 pattedyr fra Aalborg Zoo, hvilket viser tydeligt afspejler diæt, fysiologi mm., men samtidigt overraskende stor lighed med vilde dyr. Disse data ønsker vi at sammenholde med dyr i dyreparker, samt vilde slægtninge. Med en øget fokus på udvalgte dyregrupper forventer vi at se hvorledes fangeskab påvirker mikrobiomet og få et indblik i hvordan leveforhold influerer og afklare hvilke forhold der får dyr i fangeskab til at ligne deres vilde slægtninge mest muligt. En hypotese i projektet er at sammensætningen af mikrofloraen gør det muligt at bedømme dyrenes sundhed og velfærd. Dette vil blive vurderet ud fra stærke statistiske relationer mellem dyrenes mikrobiota, leveforhold, diæt og fysiologi.

Evolutionært er dyrenes mikrobiom udviklet sammen med værten, og har dermed opbygget et komplekst symbiotisk netværk mellem vært og mikrobes. Symbiosen mellem eukaryote værter og mikrobiomet er langt mere komplekst end tidligere antaget og afspejles i antallet at prokaryotiske celler i mennesker har samme størrelse som eukarytoe celler i værten (Sender et al. 2016), samt at mikrobiomet har et genetisk potentiale der er mindst 100X større end værtens.

Mens menneskets mikrobiom fremstår som et eksempel på et højt profileret forskningsområde, så er vores kendskab til dyrenes mikrobiota og relationer til sundhed og trivsel langt mindre udbredt. Meget tyder på at mikrobiel analyse i dyr kunne have stor betydning for naturbevaring, da foreløbig data indikerer en korrelation med fødesammensætning, fysiologi, fangeskab og dyrenes velfærd (Bahrndorff et al. 2016). Studier af dyr i fangeskab viser at størstedelen af mikrobiomet bevares selv efter adskillige generationer i fangeskab (Clayton et al. 2016). Sådanne observationer indikerer at dyr ud fra et fysiologisk anskuelse bevarer vigtige relationer som er en forudsætning for potentielle genudsættelser . Derudover giver studier af mikrobiomets sammensætning et redskab til at forstå og studere hvilke fødeemner og leveforhold der giver dyrene størst mulig overlap med sammensætningen hos vilde dyr. Derved kan man objektivt teste de mest naturlige leveforhold for dyr i fangeskab og som en parameter til at afgøre om et dyr er genudsætningsparat og hvorledes man optimerer det til overførsel til nye habitater.

Indledende studier har vist at fangeskab har en signifikant effekt på tarmflora i individuelle dyr. En række forskellige primater udvist en stigende lighed med den menneskelige tarm flora ved længere perioder af fangeskab (Clayton et al. 2016). Derudover har et studie af søløver vist at ændringer i det omgivne miljø, både blandt vilde populationer og i fangeskab, påfører kraftige ændringer i dyrenes tarmflora (Delport et al. 2016). Disse resultater understøtter således at et dybtgående kendskab til effekten af fangeskab på dyrenes mikrobiota kan give vigtige informationer i forhold til deres velfærd og trivsel i det menneskeskabte miljø. Videre undersøgelser af dette emne udgør et vigtigt redskab og fokusområde indenfor naturbevaringsbiologien.

Det ansøgte projekt bygger videre på et studenterprojekt i Biologi ved Aalborg Universitet foretaget af ansøgerne, hvor mikrobiomet hos 46 pattedyr fra Aalborg Zoo blev undersøgt for derved at kortlægge forholdet mellem dyrenes mikrobiota, fysiologi og diæt. Resultaterne gav et enestående indblik i hvorledes faktorer som diæt, mavetarm systemets sammensætning og fylogeni alle har en indflydelse på de meget forskellige dyregruppers mikrobiomsammensætning. Således blev der observeret klare grupperinger af carnivorer, omnivorer, herbivorer og rumnater (Figur 1), men også stærke link til fordøjelsessystemets opbygning. Efterfølgende har vi sammenlignet med et mindre antal prøver fra vilde dyr (The Big Five) vist store ligheder i mikrobiota med dyrene fra Aalborg Zoo. Samlet set viser de opnåede resultater at det vil være muligt at vurdere dyrenes velfærd og tilpasning til kunstige miljøer gennem analyse af tarmfloraen.

Projektet ønsker at teste hypotesen at det er muligt at måle dyrenes trivsel og effekt af fangeskab gennem analyse af det mikrobielle samfund i mavetarmfloraen. Ved at sammenholde mavetarmfloraen fra vilde dyr med dyr levende i fangeskab kan spørgsmål vedrørende effekten af fangeskab på dyrene og deres velfærd undersøges. Derudover kan der dannes et overblik over hvorledes dyr fra danske zoologiske haver ligner deres vilde artsfæller.