Determinants of interspecific variability of gut microbiota in birds

Abstract

Gut microbiota (GM) is an assemblage of microorganisms inhabiting lower gastrointestinal tract of animals. Ample evidence exists, that vertebrate GM plays integral role in host's fitness given its wide functional potential and tight integration with host's physiological functions, such as immune system, development, nervous system or metabolism. Crucial step necessary for understanding these interactions is description of GM composition, diversity and variability, together with mechanisms underlying evolution of GM in different hosts. However, majority of the current knowledge on GM variability is biased to mammalian models, while other vertebrates are represented mostly by domesticated species. In order to shed light on GM variability and factors that drive it under natural conditions, I chose to analyze patterns in GM composition and diversity in wild birds. Diversity and wide range of physiological and ecological adaptations exhibited by this group make it an appropriate model system for such task. Using 16S rRNA amplicon sequencing of fecal samples, I assembled GM composition profiles representing 729 individuals from 139 species including samples from both natural and captive environment, different climatic regions and seasons. Based on these data, I quantified effect of several factors...

Střevní mikrobiota (SM) je společenství mikroorganismů obývajících dolní zažívací trakt živočichů. Existuje mnoho důkazů, že u obratlovců SM zásadně ovlivňuje fitness hostitele skrze svůj široký funkční potenciál a těsné propojení s různými fyziologickými funkcemi hostitele, jako je imunita, vývoj orgánů, nervový systém nebo metabolismus. Zásadní předpoklad pro poznání těchto interakcí je popis složení, druhové rozmanitosti a variability SM, spolu s mechanismy odpovědnými za evoluci SM, a to v různých hostitelích. Většina dosavadních znalostí o variabilitě SM ovšem pochází ze savčích modelů, přičemž ostatní obratlovci jsou reprezentováni hlavně domestikovanými druhy. K tomu, abych probádal variabilitu SM spolu s faktory, které ji ovlivňují v přirozeném prostředí, jsem analyzoval změny ve složení a diverzitě SM u divokých ptáků. Ptáci jsou charakterističtí druhovou rozmanitostí a širokou škálou fyziologických a ekologických adaptací, proto představují vhodný modelový systém pro takový úkol. Pomocí sekvenace amplikonů 16S rRNA z trusu jsem získal složení SM od 729 jedinců ze 139 druhů ptáků z různých prostředí (v zajetí vs. volně žijící, různé klimatické regiony a roční období). Na základě těchto dat jsem zjišťoval, jaký je efekt vybraných faktorů reprezentujících mechanismy evoluce SM na variabilitu...