«Железный» желудок

Стая пятнистых гиен пожирает тушу антилопы. Фото: Tony Camacho / Science Photo / East News

Ученые выяснили, почему стервятники и прочие падальщики не умирают после каждого «обеда»

Александр Телишев

25 ноября, 2014 16:00

6 мин

Европейские и американские биологи выяснили, почему стервятники не умирают от живущих в падали бактерий, смертельно опасных для всех остальных животных. Содержимое желудков и кишечника нескольких видов падальщиков подсказало ученым, что у этих птиц есть два слоя защиты от подобных бацилл. Почти все болезнетворные микробы просто растворяются в крепкой кислоте в их желудке, а выжившие патогены уничтожаются микрофлорой кишечника, состоящей из похожих на них бактерий. О секретах «железного» желудка падальщиков ученые рассказывают в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Сегодня на Земле насчитывается несколько десятков видов животных, главным источником питания для которых служат останки других млекопитающих и птиц, умерших от болезни или умерщвленных настоящими хищниками достаточно долгое время назад. К их числу относятся стервятники Старого Света и комодские вараны, кондоры Америки, африканские гиены и прочие виды животных, которых мы называем падальщиками.

За миллионы лет эволюции они выработали массу приспособлений для жизни с подобной «диетой». К примеру, кондоры обладают непревзойденным нюхом и зрением, которые помогают им находить добычу на расстоянии в несколько километров, гиены благодаря мощным челюстям могут разгрызать даже очень толстые кости и съедать до 95% от общей массы туши. Некоторые другие падальщики — в частности, комодский варан, научились сосуществовать с болезнетворными бактериями, живущими в трупах, и использовать их в качестве «биологического оружия» для умерщвления жертв и борьбы с сородичами.

Ларс Хансен из университета Орхуса (Дания), а также генетики и орнитологи из других стран Европы и США заинтересовались тем, как организм падальщиков справляется с подобными болезнетворными бактериями, которые регулярно попадают в их желудки и кишечники в количествах, в разы превышающие летальную дозу микробов для всех остальных животных Земли. Борьба с таким количеством патогенов требует огромных расходов энергии на поддержание мощнейшей иммунной системы, что падальщики вряд ли могут себе позволить — львиная доля времени и сил уходит у них на поиски добычи.

Для ответа на этот вопрос Хансен и его коллеги отправились в поездку по заповедникам и зоопаркам, расположенным на территории Соединенных Штатов, Дании и других стран мира. Они отлавливали особей двух самых распространенных пернатых падальщиков Америки — грифа-индейку (Cathartes aura) и грифа-урубу (Coragyps atratus), собирали образцы микрофлоры из кишечника и оценивали видовой состав и количество бактерий на коже их головы и клюва, которые напрямую контактировали с падалью.

Гриф-индейка. Фото: Rick Wilking / Reuters

В общей сложности ученым удалось собрать образцы микробов для 50 птиц, живущих в самых разных уголках Нового Света. Данные образцы были проанализированы и «отсортированы» по типам и штаммам бактерий, что позволило ученым проследить за тем, что происходит с микробами во время их путешествия изо рта птицы в ее кишечник.

Первый сюрприз, который ожидал биологов — в желудках пернатых падальщиков им не удалось найти обрывков ДНК млекопитающих и других птиц, несмотря на то, что подобные фрагменты генома присутствовали в огромном количестве на их клюве и коже. Это говорит о том, что пищеварительная система грифов очень хорошо переваривает и уничтожает органику. По этой причине путешествие через желудок к кишечнику переживает крайне небольшая доля даже самых стойких и опасных бактерий — из 528 групп бацилл, встречающихся в подгнившем мясе, осталось лишь 76 наборов бактерий, причем выжившие патогены были близкими родственниками тех микробов, которые живут в кишечнике этих птиц.

Бактерии из семейств Clostridia (в число которых входит возбудитель ботулизма) и Fusobacteria, составляющие основу микрофлоры у грифов, настроены по отношению к ним достаточно недружелюбно — они гораздо лучше приспособлены к жизни в кишечнике живой птицы и поэтому легко вытесняют микробов-пришельцев. В результате этого практически все патогенные микробы, попадающих в желудок птицы, погибают еще до того, как могут нанести какой-либо вред. По словам ученых, эта система очистки от бактерий является, по сути, бесплатной и даже полезной для падальщика благодаря притоку питательных веществ из останков бактерий, растворившихся в кислоте их желудочного сока.

«Наше исследование показало, что длительная эволюция очень хорошо приспособила падальшиков для борьбы с токсичными бактериями, которые попадают в их организм вместе со съедаемым мясом. С одной стороны, эти птицы обзавелись очень мощной пищеварительной системой, которая просто-напросто уничтожает большинство опасных бактерий, которых они проглатывают. С другой стороны, падальщики, похоже, научились сосуществовать с одними из самых смертоносных бактерий на Земле — те штаммы микробов, которые легко убивают другие виды животных, спокойно живут и процветают в их нижнем кишечнике», — рассказывает биолог Майкл Роггенбак из университета Копенгагена (Дания).

Пока ученые точно не могут сказать, сотрудничают ли клостридии и фузобактерии с кишечником грифов или же они являются «пассажирами», которых птица согласна терпеть в обмен на защиту от опасных микробов. По их мнению, справедливо и то, и другое — бактерии на самом деле помогают птице переваривать подгнившее мясо, но при этом они выделяют токсины, которые организму падальщика приходится подавлять. С другой стороны, расходы на эту «химчистку» компенсируются питательными веществами из останков уничтоженных бактерий, переживших «кислотную ванну» в желудке птицы.

В ближайшее время ученые планируют найти ответ на этот вопрос в рамках экспериментов с птицами, чей кишечник будет очищен от бактерий. По их словам, опыты по восстановлению их микрофлоры помогут им не только понять, какую роль эти микробы играют в жизни падальщиков, но и выяснить, как секреты их «железного» желудка можно использовать для защиты нашего собственного кишечника от микробов.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе