Mit ihren großen runden Augen und den wunderbar unterschiedlichen Pelzmustern sehen die 250 Lemuren, die um das Duke Lemur Center in North Carolina tanzen, süß genug aus, um sich zu kuscheln. Aber Erin McKenney, eine Mikrobiomforscherin an der Duke University, ist mehr an ihrem Mist interessiert. McKenney verbringt den größten Teil ihrer Zeit damit, nach den steifen, aufrechten Lemurenschwänzen zu suchen, die „das universelle Zeichen des Kackens“ sind, und ihre schmutzige Arbeit könnte uns helfen, die Ursprünge von Darmerkrankungen beim Menschen besser zu verstehen.
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McKenney und ihre Kollegen haben kürzlich entdeckt, dass die Darmmikrobiome von zwei der hier vorkommenden Lemurenarten überraschende Ähnlichkeiten mit denen von Menschen aufweisen, die an entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und entzündlicher Kolitis leiden. Sie vermuten, dass der Grund in der Ernährung liegt, die Ärzten eine neue Perspektive für die Behandlung dieser Krankheiten bieten könnte. Darüber hinaus könnte es Naturschützern helfen, die in Makidärmen lebende Flora besser zu verstehen und zu retten.
In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Gut Microbes veröffentlichten Studie verglich McKenney fleißig den Kot von drei verschiedenen Lemurenarten. Ihr Ziel war es zu verstehen, wie drei verschiedene Faktoren - die Ernährung der Lemuren, die Form ihrer Eingeweide und die Art der Bakterien, die in ihnen lebten - ihre Verdauung beeinflussten. Ihr Lernmaterial stammte von gefangenen schwarzen und weißen Kragenmakis und Ringtailmakis - zwei Arten, die im Lemur Center mit identischer Ernährung aus Obst, Gemüse und zusätzlichen „Primatenkeksen“ gefüttert werden - und einer anderen Art, Coquerels Sifakas, die Blätter fressen und vielleicht Blätter fressen Bekannt als der Star der Kindershow Zoboomafoo.
Dank früherer Studien hatten die Forscher ein Gespür dafür, welche Arten von mikroskopischem Leben in den Eingeweiden von Lemuren vorkommen. Was sie jedoch nicht verstanden, war die Beziehung zwischen diesen Bakterien und anderen Mikroorganismen, die unterschiedliche Nischen im winzigen Biom besetzen.
Während der Lemurenverdauung arbeiten Millionen mikroskopisch kleiner Lebewesen, die als Mikroben bezeichnet werden, zusammen, um Lebensmittel in Energie umzuwandeln, die dann zum Pflegen, Klettern und Erkunden verwendet werden. Diese komplexen chemischen Reaktionen werden als Stoffwechselwege bezeichnet. "Jedes Mal, wenn Sie ein Stück Essen zu sich nehmen, können Sie oder Ihre Mikroben verschiedene Stoffwechselwege nutzen, um das Essen zu verdauen", erklärt MicKenney. "Ein Stoffwechselweg könnte also darin bestehen, ein Stück Faser, das ein wirklich komplexes Molekül ist, in Stärke und diese Stärkestücke dann in Zucker zu zerlegen."
In der Studie verwendeten die Forscher verschiedene Techniken, um zu verstehen, was bei jedem Schritt der Stoffwechselwege der Lemuren vor sich ging. Zuerst analysierten sie die chemische Zusammensetzung der Kacke und suchten nach den verräterischen Chemikalien, die bestimmte Reaktionen hinterlassen. Dann sequenzierten sie die in Lemur Scat gefundene DNA, um herauszufinden, welche Arten von Mikroben darin lebten. Mit ein paar Berechnungen konnten sie herausfinden, welche Mikroben zusammenarbeiteten, um Nahrung zu verdauen und wie.
Dies führte zu mehreren unerwarteten Entdeckungen: Erstens, dass der Ringelschwanz und die gekräuselten Lemuren, die beide Obst und Gemüse essen, die gleichen Stoffwechselwege hatten. Dies bedeutet, dass ihre Mikrobiome trotz ihrer unterschiedlich geformten Därme ebenfalls sehr ähnlich waren. Die Forscher stellten dann fest, dass fünf dieser Stoffwechselwege häufiger waren als andere. Schließlich und am überraschendsten stellten sie fest, dass diese fünf Wege auch bei Menschen mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) häufig sind.
Beim Menschen gelten diese Stoffwechselwege als Marker für IBD und können möglicherweise zu Entzündungen im Darm führen. "Auf den ersten Blick könnte man denken, oh, die Lemuren müssen krank gewesen sein", sagt McKenney. "Aber alle Lemuren waren gesund." Sie und ihre Kollegen haben einige mögliche Erklärungen dafür, warum diese Wege bei Lemuren häufiger sind als bei gesunden Menschen. Vielleicht sind die Mikroben, aus denen sie bestehen, „an einen schnell fließenden Darm angepasst“, sagt sie - oder sie eignen sich eher für die Verdauung von zuckerreichen Lebensmitteln.
Um einen „schnell fließenden Darm“ zu verstehen, betrachten Sie einfach den gefüllten Maki, der einen sehr kurzen, geraden Darm hat und nur drei Stunden braucht, um sein Essen zu verdauen. Dieser Maki hat wahrscheinlich diese Darmform, weil Obst ein Hauptbestandteil seiner Ernährung ist, sagt McKenney. Da Obst vom Körper leicht in Energie umgewandelt werden kann, müssen keine Lebensmittel herumhängen und einer weiteren Verdauung unterzogen werden. Im Gegensatz dazu hat die Ringtail-Maki etwas, was sie als „mittelschweren“ Darm bezeichnet: Die Verdauung dauert etwa sieben Stunden, und sowohl die Verdauungszeit als auch die Darmform ähneln der eines Menschen. In der Zwischenzeit kann es bis zu 24 Stunden dauern, bis der Coquerel's Sifaka verdaut ist. Er besteht hauptsächlich aus Pflanzenblättern mit unverdaulicher Zellulose.
Angesichts der großen Unterschiede zwischen diesen Eingeweiden waren die Forscher überrascht zu sehen, dass die beiden fruchtfressenden Arten gemeinsame Stoffwechselwege hatten. Der Schlüssel, glauben sie, ist Diät. Im Lemur Center erhielten beide Tiere von Geburt an genau die gleichen zuckerreichen Diäten. Sie sagt, es ist möglich, dass andere Primaten mit ähnlichen Diäten, die viel Zucker enthalten, die gleichen Wege gehen, aber ohne weitere Forschung gibt es keine Möglichkeit, dies zu wissen.
Die Verbindung zwischen Lemuren und IBD-Patienten könnte einige unwahrscheinliche Auswirkungen auf die Humanmedizin haben, sagt Mckenney. Für sie deutet dies darauf hin, dass die Bakterien, die Teil dieser Pfade sind, für sich genommen möglicherweise nicht schädlich sind, sondern lediglich als Beobachter der Krankheit fungieren könnten - und dass Ärzte anderswo nach ihrer Ursache suchen sollten.
Sie fügt hinzu, dass sie gerne untersuchen würde, wie sich das Essen einer Ernährung mit weniger Obst und mehr Gemüse auf diese Pfade auswirken würde. Wenn das Ergebnis eine Abnahme der Prominenz dieser Bakterien wäre, könnte dies ein Signal für eine mögliche neue Behandlung von IBD-bedingten Entzündungen sein. Diese Behandlung könnte nachhaltiger sein als andere Therapien, zum Beispiel die Verschreibung von Steroiden gegen die Entzündung, sagt sie.
An der Maki-Front könnte das Verständnis für Lemur-Mikrobiome den Tierpflegern helfen, die Tiere optimal zu ernähren. Es könnte aber auch bei der Erhaltung helfen. „Zwischen der Störung des Lebensraums und dem Klimawandel werden sich viele Bereiche der Tiere in freier Wildbahn ändern“, sagt McKenney. „Wenn Sie den Bereich ändern, ändern Sie auch, mit welchen Pflanzen sie in Kontakt kommen und mit welchen Nahrungsmitteln Ressourcen, die sie haben werden. “Mehr über die mikrobiellen Konsequenzen zu wissen, könnte Naturschützern helfen, zu bestimmen, wie wahrscheinlich es ist, dass wilde Lemuren diese Veränderungen überleben - und was sie tun können, um zu helfen.
Amanda Perofsky, eine Doktorandin der Biologie an der Universität von Texas in Austin, die Verraux 'Sifaka (eine andere Art von blattfressendem Lemur) studiert, sagt, die Ergebnisse dieser Arbeit seien vielversprechend und „sehr gründlich“. Sie würde es jedoch gerne sehen Eine ähnliche Studie wurde an Lemuren in freier Wildbahn durchgeführt. Ein großer Vorteil des Studiums von Lemuren in Gefangenschaft im Duke Lemur Center besteht darin, dass die Forscher die genauen Bedingungen der Lemuren während ihres gesamten Lebens kennen. "Es gibt jedoch keine Möglichkeit, die Ernährung eines Tieres wirklich aus der Wildnis zu replizieren", sagt Perofsky, der nicht an der kürzlich durchgeführten Studie beteiligt war. Darüber hinaus "sind sie auf die Anzahl der Tiere beschränkt, die sie in Gefangenschaft halten."
Die gute Nachricht ist, dass alles, was wir über die Eingeweide von Primaten lernen, letztendlich der menschlichen Gesundheit zugute kommen wird, sagt Katherine Ryan Amato, eine biologische Anthropologin, die Darmmikroben an der Northwestern University untersucht. "In vielen mikrobiellen Untersuchungen fehlt dieser evolutionäre Kontext zum Teil", sagt sie, "insbesondere im Hinblick auf Vergleiche mit unseren engsten evolutionären Verwandten, den nichtmenschlichen Primaten."
Und im Fall von Menschen und Lemuren kann mehr Forschung genau das sein, was der Arzt angeordnet hat. Von Entwaldung bedrohte Lemuren aller Art, der illegale Handel mit Haustieren und die Jagd nach Nahrungsmitteln. Angesichts ihrer jahrtausendelangen unterschiedlichen Evolution von anderen Primaten können Forscher die Evolution beider Tiere besser nachvollziehen, auch wenn diese Tiere auf zwei Beinen laufen und Kleidung tragen. Dies gilt nicht für Primaten, die sich außerhalb Madagaskars entwickelt haben.
