Ткань мозга — одна из самых энергозатратных в организме, поэтому млекопитающим с более крупным мозгом требуется больше энергии для его поддержания и роста. До сих пор было неясно, что позволило предкам человека удовлетворить высокие потребности в энергии в процессе эволюции более крупного мозга. Ученым Северо-Западного университета США удалось выявить роль микробов кишечника. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Microbial Genomics.
Исследователи имплантировали мышам микробы из двух видов приматов с большим мозгом (человека и беличьей обезьяны) и одного вида приматов с малым мозгом (макаки). Результаты эксперимента показали, что мыши с микробами из видов приматов с большим мозгом производили и расходовали больше энергии, а мыши с микробами из видов с малым мозгом больше откладывали ее в виде жира.
Полученные данные впервые показали, что микробы из кишечника разных видов животных формируют различия в межвидовой биологии, и подтвердили гипотезу о том, что микробы кишечника могут влиять на эволюцию, изменяя работу организма. В более ранних работах сравнивалось влияние генов и окружающей среды на приматов с большим и меньшим мозгом, но исследований, сравнивающих, как разные приматы расходуют энергию, было очень мало.
После введения мышам кишечных микробов ученые измеряли изменения в их физиологии, включая увеличение веса, процент жира, уровень глюкозы натощак, работу печени и т.д. Также они проанализировали различия в типах микробов и соединениях, вырабатываемых в каждой группе мышей.
Исследователи полагали, что микробы разных приматов приведут к различиям в биологии мышей, и что мыши с человеческими микробами будут иметь самые серьезные отличия в биологии от мышей с микробами двух других видов. Однако наиболее сильной оказалась разница между приматами с большим мозгом (люди и беличьи обезьяны) и с меньшим мозгом (макаки).
Мыши, которым вводили микробы от человека и беличьих обезьян, имели схожую биологию, хотя эти два вида приматов с более крупным мозгом не являются близкими эволюционными родственниками. Результаты исследования позволяют предположить, что когда у людей и беличьих обезьян независимо друг от друга развился более крупный мозг, их микробные сообщества изменились схожим образом, чтобы помочь обеспечить необходимую энергию.
В будущем ученые надеются провести эксперимент с микробами других видов приматов, различающихся по размеру мозга, а также узнать больше о типах соединений, которые производят микробы, и о биологических характеристиках хозяев, таких как иммунная функция и поведение.
