Jedes Jahr stürzen Millionen von Vögeln auf ihrem Zugweg gegen Fenster in Städten. Seit Jahrzehnten erheben sich Wissenschaftler und Freiwillige im Frühling und Herbst im Morgengrauen, um die gefallenen Vögel einzusammeln, die Verletzten zu rehabilitieren und die Toten zu dokumentieren. Die Leichen der bei diesen Kollisionen getöteten Vögel sind eine Fundgrube an wissenschaftlichen Informationen, insbesondere im Vergleich von Jahr zu Jahr. Eine neue Studie im Journal Molekulare Ökologie verwendet diese Proben, um die Beziehung zwischen Vögeln und den Mikroben zu verstehen, die in ihrem Darm leben – was sich stark von Säugetieren und ihren Mikrobiomen zu unterscheiden scheint. Die Arbeit der Wissenschaftler umfasste die DNA-Sequenzierung und jede Menge Vogelkot.
„Beim Menschen ist das Darmmikrobiom – die Ansammlung von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroben, die in unserem Verdauungstrakt leben – unglaublich wichtig für unsere allgemeine Gesundheit und kann sogar unser Verhalten beeinflussen. Aber Wissenschaftler versuchen immer noch herauszufinden, wie wichtig eine Rolle ist das Mikrobiom hat mit Vögeln“, sagt Heather Skeen, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin am Field Museum, die ihren Ph.D. durch das Feld und die University of Chicago.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass verschiedene Arten bei unseren Mitsäugern dazu neigen, ihre eigene charakteristische Anordnung von Darmmikroben zu haben, die ihnen helfen, Nahrung zu verdauen und Krankheiten abzuwehren. DNA-Studien haben sogar gezeigt, dass diese Beziehungen Millionen von Jahren zurückreichen können, wobei sich verschiedene Säugetiere gemeinsam mit ihren Mikrobiomen in einer symbiotischen Beziehung entwickeln, von der sowohl das Säugetier als auch seine Mikroben profitieren. Aber Forscher wie Skeen haben herausgefunden, dass die Mikrobiome von Vögeln wahrscheinlich nach anderen Regeln spielen.
„Vogeldarm-Mikrobiome scheinen nicht so eng mit Wirtsarten verbunden zu sein, also wollen wir wissen, was sie beeinflusst“, sagt Skeen. „Das Ziel dieser Studie war es zu sehen, ob die Mikrobiome von Vögeln konsistent sind oder ob sie sich über kurze Zeiträume ändern.“
Während Dutzende von Arten im Field Museum ankommen, nachdem sie in Chicagos Gebäude gestürzt sind, konzentrierte sich Skeen auf vier häufige Singvogelarten namens Drosseln, um eine große Stichprobengröße zu gewährleisten. Um die Darmmikrobiome der Drosseln zu untersuchen, ging Skeen direkt an die Quelle. „Sie machen einen kleinen Einschnitt in den Bauch, um die Eingeweide zu erreichen, und dann drücken Sie den Inhalt heraus“, sagt Skeen. Insgesamt entnahm sie im Laufe von 3 Jahren Proben von 747 Vögeln und ergänzte die Chicagoer Vögel durch zusätzliche Proben von Drosseln in ihren Sommerbrutplätzen in Michigan, Minnesota und Manitoba.
Nachdem sie den Vogelkot aus ihren Eingeweiden auf spezielle Filterpapierkarten übertragen hatten, die die DNA konservieren, schickten die Forscher das genetische Material zur Bakterienklassifizierung.
„Durch die Analyse der im Kot vorhandenen Bakterien-DNA konnten wir genau bestimmen, welche Arten von Bakterien vorhanden waren“, sagt Skeen. „Es stellte sich heraus, dass etwa 27.000 verschiedene Arten von Bakterien vorhanden waren.“
Skeen und ihre Kollegen suchten nach Trends in den Bakterien, die bei den 747 Vögeln in der Probe vorhanden waren. Sie fanden heraus, dass die verschiedenen Vogelarten im Gegensatz zu Säugetieren anscheinend keine eigenen einzigartigen Mikroben haben. Stattdessen war die eindeutigste Verbindung zwischen den Vögeln und den Bakterien in ihren Mikrobiomen die Zeit: Saison für Saison, Jahr für Jahr veränderten sich die Darmmikroben der Vögel.
„Über die Jahre hinweg gab es ziemlich signifikante Unterschiede in der Zusammensetzung der Bakterien, was überraschend war“, sagt Skeen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mikrobiome von Vögeln wahrscheinlich mehr mit der Umwelt um sie herum zu tun haben als die angeborene, konsistente Beziehung, die bei den meisten Säugetieren zu beobachten ist.
„Heathers Forschung bläst den Leuten den Verstand darüber, was ein Mikrobiom ist oder nicht“, sagt Shannon Hackett, assoziierte Kuratorin für Vögel am Field und Mitautorin der Abhandlung. „Wie haben Vögel ein funktionierendes Immunsystem, wenn sich ihr Mikrobiom in nur wenigen Monaten so stark verändert? Es ist schwer, das in eine konsistente Theorie darüber einzuflechten, wie sie Nahrung verdauen, wie sie Parasiten abstoßen, all die Dinge, die wir vom Mikrobiom halten.“ beim Menschen. Wie funktioniert das?“
Hackett sagt auch, dass die Studie dazu beiträgt, den Wert von Museumssammlungen zu veranschaulichen. Der Co-Autor der Studie und emeritierte Leiter der Feldsammlungen, Dave Willard, begann vor vierzig Jahren damit, Vögel aufzusammeln, die von nahe gelegenen Gebäuden in Chicago getötet wurden, stellt sie fest.
„Damals sagten die Leute: ‚Was zum Teufel machst du da?‘ Aber die Tatsache, dass er dies seit vierzig Jahren tut, bedeutet, dass wir die einzigartige Gelegenheit haben, Vögel über relativ kurze Zeiträume zu studieren. Wir haben zu diesem Zeitpunkt mehr als 100.000 durch Fenster getötete Vögel, das ist eine unglaublich reichhaltige Ressource“, sagt Hackett. „Und während sich die Technologie weiterentwickelt und neue Wissenschaftler wie Heather auftauchen, erweitern wir unsere Möglichkeiten mit diesen Ressourcen.“
Mehr Informationen:
Die Darmflora von nearktisch-neotropen Zugvögeln variiert stärker über Jahreszeiten und Jahre als zwischen den Wirtsarten, Molekulare Ökologie (2023).