В дождливый июльский день 1920 года ученый из Колорадо по имени Джуниус Хендерсон совершал пеший поход вокруг Дакота-Хогбек, хребта из песчаника к северу от Боулдера. Там он заметил группу Скалистых горных улиток (Oreohelix strigosa), ползающих по земле. Хендерсон собрал моллюсков и принес их обратно в свою лабораторию в том, что сейчас называется Музеем естественной истории Университета Колорадо, тщательно сохранив свои находки.

Теперь, столетие спустя, команда экологов из музея CU вернулась к этим улиткам, получив удивительное представление о том, чего Хендерсон не мог предсказать в то время: о разнообразных сообществах бактерий и других микробов, известных под общим названием микробиом, которые процветали в кишечнике моллюсков.

Впервые в истории исследователи использовали современные инструменты ДНК-скрининга для выявления микробов, которые когда-то жили в кишечнике животных, умерших в течение столетия. Бриджит Чалифур, возглавлявшая исследование, сказала, что полученные результаты показывают, насколько ценными могут быть музейные коллекции — микробиомы могут дать неожиданное представление о том, как животные взаимодействовали с окружающей средой еще в эпоху сухого закона или даже позже.

"Мы узнали, что образцы 50 или 100-летней давности обладают такой же жизнеспособностью для ответа на современные экологические вопросы, как и образцы, собранные всего два года назад", - сказала Чалифур, которая недавно получила докторскую степень по экологии и эволюционной биологии в университете Боулдера.

Она и ее коллеги опубликовали свои результаты 29 июня в журнале Microbiome.

Результаты получены по мере того, как ученые осознают, насколько важны кишечные микробиомы для многих животных и даже людей. Например, недавнее исследование CU Boulder показало, что здоровая популяция кишечных бактерий может помочь людям бороться со стрессом или даже лучше спать.

Новый подход не обязательно должен ограничиваться улитками: ученые могли бы использовать аналогичный метод для сканирования микробиомов ряда других животных, которых музеи часто хранят в этаноле, включая многих пауков, лягушек и змей.

"Эта работа открывает двери для неограниченных возможностей", - сказал соавтор исследования Цзинчунь Ли, куратор отдела беспозвоночных в музее и доцент кафедры экологии и эволюционной биологии. "Это означает, что миллионы музейных экспонатов, накопленных веками по всему миру, могут быть использованы для исследования микробиома".

Возможно, вы никогда не видели улитку Скалистых гор, даже если вы много лет жили и путешествовали в Колорадо. Эти животные, размером примерно с ваш ноготь большого пальца, питаются листьями и другими растительными остатками на территории от Канады на юг до Нью-Мексико.

Но они, как правило, выходят только тогда, когда они мокрые.

"Когда идет дождь, они обычно пасутся на камнях или деревьях в таких местах, как каньон Эльдорадо в Боулдере", - сказал Чалифур.

За эти годы исследователи из Боулдера собрали около 1000 таких улиток, храня их, как и ранние находки Хендерсона, в этаноле.

"Музейные экспонаты и артефакты - это следующая лучшая вещь после машины времени", - сказал Ли. "Имея много таких образцов и данных, мы можем спросить, как меняющийся климат формировал сообщества горных растений с течением времени. Мы можем определить, какие организмы пережили массовое вымирание".

Ли и Чалифур, а также бывший менеджер по коллекциям в CU Boulder по имени Лиэнн Элдер решили специально взглянуть на внутренности улиток.

Потерянное население

Команда собрала коллекцию из 55 улиток Скалистых гор, собранных в период с 1920 по 2018 год в регионе, простирающемся от Боулдера на востоке до Теллурида на юго-западе. Среди них были три улитки, которых нашел Хендерсон, чье имя теперь украшает главное здание музея в кампусе. Затем исследователи опорожнили моллюсков. Микроорганизмы в их кишечнике также были мертвы в течение десятилетий, но команда смогла упорядочить то, что осталось от их ДНК.

Смелый подход принес свои плоды:

Когда они умерли десятилетия назад, моллюски были полны жизни. Исследователи выявили свидетельства того, что внутри каждой улитки скрывается более 7000 организмов, в основном бактерий.

Этанол, похоже, также не разрушал их ДНК: Команда обнаружила столь же разнообразные микробиомы в образцах столетней давности Хендерсона, как и в улитках, которых Чалифур собирала сама и никогда не хранила в банке.

"Это волнительно для меня, потому что теперь я передал в музей много образцов", - сказал Чалифур. "Мне нравится думать о том, что люди могут сделать с моими улитками через 15 лет".

Она отметила, что микробиомы образцов улиток немного изменились за столетие по неясным причинам. Моллюски Хендерсона, например, содержали много бактерий, принадлежащих к родам Bradyrhizobium, Alicycliphilus и Cloacibacterium. Улитки, собранные в 2018 году, между тем, были неравнодушны к Flavobacterium и семействам Chitinophagaceae и Cerasicoccaceae. Однако гораздо большее значение имело место обитания животных, на долю которых приходилось около 20% микробных различий между улитками.

По словам Чалифура, эти микроорганизмы, вероятно, помогли улиткам выжить в Скалистых горах: многие из обнаруженных командой бактерий принадлежали к группам, которые часто способны расщеплять сложные органические молекулы — например, целлюлозу в листьях, которые едят улитки.

Сегодня засухи и лесные пожары, возможно, вытесняют этих животных с влажной погодой из их прежних мест обитания, добавил Чалифур.

Она проводила дни в поисках улиток по всему округу Боулдер, где Хендерсон собирал свои оригинальные образцы. Она не смогла найти ни одного.

"Многих популяций, которые есть в наших коллекциях, там больше нет", - сказал Чалифур.

ИСТОЧНИК