同一環境下で飼育された寄生虫の子鳥と宿主の子鳥の腸内細菌叢：遺伝的影響と環境的影響の切り分け

The gut microbiota of brood parasite and host nestlings reared within the same environment: disentangling genetic and environmental effects.

• Chop Yan Lee
• Juan Manuel Peralta-Sánchez
• Manuel Martínez-Bueno
• Anders Pape Møller
• Miguel Rabelo-Ruiz
• Carmen Zamora-Muñoz
• Juan José Soler

抄録

腸内細菌叢は宿主の健康と生存に不可欠であるが、その構成と進化の形成に関与するプロセスの理解にはまだ程遠い。ヒトの研究と同様に実験室条件下での対照実験では、遺伝的影響の証拠はほとんどなく、微生物相の主な決定要因として環境要因（すなわち食事）が指摘されていますが、種間比較研究では系統的に有意な影響が検出されています。しかし、異なる種は食性、摂食行動、生息地の環境特性なども異なり、これらはすべて種間で異なるため、検出された系統パターンのほとんどを説明することができる可能性がある。本研究では、鳥類の繁殖戦略を利用して、同一巣内に生息するヒヨドリ（Clamator glandarius）とカササギ（Pica pica）の巣子の腸内マイクロバイオータ（食道（食物・唾液）・腸内）を調査した。また、各巣の摂食量を推定し、腸内細菌叢の特徴との関連を調べた。その結果，同一環境（巣）で飼育されたカササギと大斑点カッコウの食道微生物相には差はなかったが，回腸試料の食道微生物相には明らかな種間差が認められた。また、食道サンプルの微生物相の組成は、オオカッコウとカササギの幼鳥の食餌が説明できるが、クロアカサンプルの微生物相の組成は説明できなかった。これらの結果は、宿主鳥類と寄生鳥類の腸内細菌叢を決定する遺伝的要素を強く示唆しており、腸の形態や生理の種間差がそのような種間差の原因となっていることを示している。

Gut microbiota are essential for host health and survival, but we are still far from understanding the processes involved in shaping their composition and evolution. Controlled experimental work under lab conditions as well as human studies pointed at environmental factors (i.e., diet) as the main determinant of the microbiota with little evidence of genetic effects, while comparative interspecific studies detected significant phylogenetic effects. Different species, however, also differ in diet, feeding behavior, and environmental characteristics of habitats, all of which also vary interspecifically, and, therefore, can potentially explain most of the detected phylogenetic patterns. Here, we take advantage of the reproductive strategy of avian brood parasites and investigate gut microbiotas (esophageal (food and saliva) and intestinal) of great spotted cuckoo (Clamator glandarius) and magpie (Pica pica) nestlings that grow in the same nests. We also estimated diet received by each nestling and explored its association with gut microbiota characteristics. Although esophageal microbiota of magpies and great spotted cuckoos raised within the same environment (nest) did not vary, the microbiota of cloacal samples showed clear interspecific differences. Moreover, diet of great spotted cuckoo and magpie nestlings explained the microbiota composition of esophageal samples, but not of cloaca samples. These results strongly suggest a genetic component determining the intestinal microbiota of host and parasitic bird species, indicating that interspecific differences in gut morphology and physiology are responsible for such interspecific differences.