Wurmartige Tiere sind die ersten Amphibien, die nachweislich Mikroben an ihre Nachkommen weitergeben

Caecilians sind eine schwer fassbare Amphibienart, die hauptsächlich unter der Erde lebt und wie eine Kreuzung zwischen einem Wurm und einer Schlange aussieht. Eines der wenigen Dinge, die über Blinddarmkrebse bekannt sind, ist ihre einzigartige Art, ihre Jungen zu füttern. Mütter produzieren eine spezielle Schicht aus fettigem Hautgewebe, die junge Blinddarmtiere mit speziell für diesen Zweck entwickelten Milchzähnen abreißen.

Eine neue Studie zeigt, dass die Fütterung mit der Haut mehr als nur die Nährstoffversorgung junger Blinddarmfische bewirkt. Es hilft der Mutter auch dabei, Mikroben von ihrer Haut und ihrem Darm auf ihre Jungen zu übertragen und sie zu impfen, um ein gesundes Mikrobiom in Gang zu bringen. Dies ist der erste direkte Beweis dafür, dass die elterliche Fürsorge einer Amphibie eine Rolle bei der Weitergabe von Mikroben von einer Generation zur nächsten spielt.

„Es gibt immer noch eine bemerkenswerte Menge an Blinddarmbiologie, über die wir einfach nichts wissen, vor allem, weil sie schwer zu finden sein kann“, sagte David Blackburn, Kurator für Herpetologie am Florida Museum. „Nach unserem Kenntnisstand ist dies die erste veröffentlichte Studie über ein Blinddarm-Mikrobiom.“

Im gesamten Tierreich gibt es viele verschiedene Strategien für die elterliche Fürsorge. Menschenmütter geben ihren Babys Muttermilch, Kaiserpinguine spucken Nahrung für ihre Küken aus und weibliche Koalas füttern ihre Jungen mit einer besonderen Form von Kot.

Unter den Amphibien sind die Blindbarsche die einzige Art, ihre Jungen überhaupt zu ernähren. Frühere Bemühungen, das Mikrobiom von Amphibien zu verstehen, konzentrierten sich auf Frösche und Salamander, die bekannteren Ordnungen der Amphibienklasse. Diese Studien kamen jedoch zu keinem Ergebnis, vor allem weil es nur wenige Frosch- und Salamanderarten gibt, die sich um ihre Jungen kümmern, nachdem diese geboren oder geschlüpft sind – die meisten legen einfach Eier und lassen sie sich selbstständig entwickeln.

Nicht so bei Caecilians.

„Wenn man die Eier findet, findet man immer auch die Mutter“, sagte Marcel Talla Kouete, Erstautor der Studie und Doktorand an der School of Natural Resources and Environment der University of Florida. „Ich habe noch nie einen Jugendlichen ohne eine betreuende Mutter gesehen.“

Kouete sagte, dies sei der Grund, warum ihn die Caecilianpflanzen faszinierten, als er mit der Arbeit an ihnen begann. Seitdem dieses Erziehungsverhalten zum ersten Mal ans Licht kam in 2006Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Mutter und Baby auch nach Beendigung der Hautfütterung zusammenbleiben, wobei ersteres seinen Körper um letzteres schlingt. Kouete fragte sich, ob das Verhalten neben der Bereitstellung von Nährstoffen noch eine andere Funktion erfüllte, und argumentierte, dass es wahrscheinlich zu einer gewissen Übertragung der Mikroben von der Hautoberfläche der Mutter kam, ähnlich der bakteriellen Übertragung bei anderen Tieren.

Beim Menschen wandern Mikroben auf die Haut, wenn Babys den Geburtskanal der Mutter passieren und über die Muttermilch in den Körper gelangen. Diese Mikroben tragen dazu bei, den menschlichen Körper am Leben und gesund zu halten, indem sie eine mikroskopisch kleine Gemeinschaft bilden, die als Mikrobiom bekannt ist, und wichtige Aufgaben wie z Komplexe Kohlenhydrate abbauen, Training des Immunsystems Und Vitamine produzieren. Eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten strebt danach, den Zusammenhang zwischen Krankheiten und der Gesundheit des Mikrobioms besser zu verstehen.

Kouete und seine Kollegen konzentrierten ihre Forschung auf Herpele squalostoma, eine Blinddarmart aus Zentralafrika, die am Fressverhalten der Haut beteiligt ist. Sie entnahmen Proben aus der Umwelt sowie der Haut und Eingeweide von 14 Jungtieren, neun weiblichen Erwachsenen und sechs männlichen Erwachsenen. Anschließend sequenzierten sie die jeweiligen Bakterienkolonien.

Die Forscher fanden heraus, dass jedes Jungtier einen Teil seines Haut- und Darmmikrobioms mit seiner betreuenden Mutter teilte. Diese Übertragung erfolgt sowohl, wenn sich die Mutter um das Junge schlängelt und Haut-an-Haut-Kontakt herstellt, als auch, wenn die Jungtiere die Haut der Mutter fressen.

Proben aus dem umgebenden Boden, Wasser und Blättern zeigten, dass die unmittelbare Umgebung die am wenigsten wichtige Quelle für juvenile Mikrobiome war.

Kouetes Artikel beleuchtet nicht nur die Biologie des Blinddarms, sondern trägt auch dazu bei vernachlässigtes Forschungsthema afrikanischer Mikroben. Trotz der großen genetischen Vielfalt auf dem afrikanischen Kontinent konzentrierte sich die Mikrobiomforschung bislang vor allem auf den globalen Norden.

Bis vor Kurzem wurden Caecilian-Arten nur selten untersucht, was teilweise darauf zurückzuführen ist, dass sie in den tropischen Regionen Amerikas, Afrikas und Südostasiens beheimatet sind, wo es nur eine begrenzte wissenschaftliche Präsenz gibt. Die in der Studie verwendeten H. squalostoma-Proben wurden in Kamerun entnommen, wo Kouete herkommt.

Für zukünftige Untersuchungen ist das Forschungsteam neugierig darauf, wie Mikrobiome den Blinddarmbewohnern zugute kommen und zu ihrer Gesundheit beitragen. „Gibt es einen evolutionären Vorteil? Wenn ja, fehlen diese Vorteile, wenn die elterliche Fürsorge umgangen wird?“ fragte Kouete. Dieses Papier legt den Grundstein für zukünftige Studien, indem es einige der vorhandenen Mikroben identifiziert.

„Diese Studie ist ein bisschen so, als würde man in die Welt hinausgehen und alle Frösche herausfinden, die in einem Wald leben“, sagte Blackburn. „Wir könnten Bodenfrösche, Laubfrösche und Grabfrösche finden; große und kleine Arten; solche, die sich auf diese oder jene Weise vermehren. Anhand dieser Merkmale könnte man ableiten, welche Rolle sie im Waldökosystem spielen, und genau das möchten wir mit dem Blinddarm-Mikrobiom tun.“

Molly Bletz, Brandon LaBumbard und Douglas Woodhams von der University of Massachusetts Boston sind ebenfalls Autoren des Artikels.