Eine gemein­same Stu­die von TU-Wien und Karl Land­stei­ner Uni Krems und Max Planck Insti­tut Tübin­gen unter­sucht Mikro­or­ga­nis­men im Ver­dau­ungs­trakt von Tie­ren und die Aus­wir­kun­gen auf Immunsysteme. 

Men­schen tra­gen etwa zehn­mal so viele Bak­te­rien im Darm herum wie eigene Zel­len. Das Öko­sys­tem im mensch­li­chen Ver­dau­ungs­trakt (Anm. Mikro­biom) hat nicht nur für den Stoff­wech­sel große Bedeu­tung, son­dern auch für das Immun­sys­tem und beein­flusst bis­wei­len sogar das Ver­hal­ten. Bei Tie­ren ist es auch so, aller­dings unter­schei­det sich die Zusam­men­set­zung des Mikro­bi­oms von Tier­art zu Tier­art stark.

Kleinst­le­be­we­sen ent­wi­ckeln sich im Darm
Aktu­ell pas­sierte nun erst­mals eine umfang­rei­che Stu­die, um mit­tels Fäkal­pro­ben frei­le­ben­der Tiere die Ent­wick­lung des Mikro­bi­oms zu erklä­ren. 128 ver­schie­dene Arten aus den Klas­sen Fische, Amphi­bien, Rep­ti­lien, Vögel und Säu­ge­tiere wur­den unter­sucht. Ziel war der Kon­text von Evo­lu­tion und Ernäh­rungs­ge­wohn­hei­ten für die Zusam­men­set­zung der Bak­te­rien im Ver­dau­ungs­trakt. Bei­spiels­weise haben sich viele Kleinst­le­be­we­sen im Darm über viele Mil­lio­nen Jahre gemein­sam mit ihren Wirts­tie­ren mit­ent­wi­ckelt. Mit die­sem Wis­sen soll es nun auch mög­lich wer­den, fäkale Ver­un­rei­ni­gun­gen in Gewäs­sern bestimm­ten Tier­ar­ten genauer zuzuordnen.

„Bis­her gibt es Unter­su­chun­gen am Mikro­biom von Men­schen oder für ein­zelne Spe­zies wie etwa Rat­ten. Wir woll­ten aber reprä­sen­ta­tiv viele Tier­ar­ten aus­wäh­len, um den gesam­ten Stamm­baum der Wir­bel­tiere abde­cken, von Vögeln über Säu­ge­tiere bis hin zu Fischen“, sagt Andreas Farn­leit­ner vom inter­uni­ver­si­tä­ren For­schungs­zen­trum „Was­ser und Gesund­heit“ an der TU Wien. Farn­leit­ner forscht zudem im Bereich Mikro­bio­lo­gi­sche Dia­gnos­tik an der Karl Land­stei­ner Pri­vat­uni­ver­si­tät in Krems.

Pro­ben von Wild­tie­ren und Zootieren
Wich­tig war den For­schern dabei, Pro­ben von Wild­tie­ren zu bekom­men, denn Zoo­tiere kön­nen ein ganz ande­res Mikro­biom haben als ihre frei leben­den Art­ge­nos­sen. Part­ner für die Pro­ben­be­schaf­fung war das Insti­tut für Wild­tier­kunde und Öko­lo­gie der Vete­ri­när­me­di­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Wien. Die DNA der unter­such­ten Mikro­or­ga­nis­men wurde sodann an der TU Wien und am Max Planck Insti­tut (MPI) für Ent­wick­lungs­bio­lo­gie in Tübin­gen sequen­ziert. „Ins­ge­samt wur­den über 400 Pro­ben von 180 unter­schied­li­chen Spe­zies ana­ly­siert und 20 Mil­lio­nen Gen-Sequen­zen erho­ben“, erläu­tert Georg Rei­scher von der TU Wien. 

Das MPI in Tübin­gen brach­ten seine Exper­tise in bio­in­for­ma­ti­scher Daten­ana­lyse und Evo­lu­ti­ons­bio­lo­gie in die Stu­die ein und hier zeig­ten sich dann auf­fal­lende evo­lu­ti­ons­ge­schicht­lich Zusam­men­hänge. Das Mikro­biom hat sich über viele Mil­lio­nen Jahre in einer Koevo­lu­tion mit den Wirts­tie­ren mit­ent­wi­ckelt. Eng ver­wandte Spe­zies wei­sen auch Ähn­lich­kei­ten im Mikro­biom auf. 

Aktu­elle Stu­die bringt weit­aus umfang­rei­che­res Datenmaterial
„Auch die Ernäh­rung spielt eine Rolle, aber sie ist nie alleine aus­schlag­ge­bend“, erklärt Georg Rei­scher. „Wenn ein Säu­ge­tier das­selbe isst wie ein Vogel, dann hat es des­halb nicht die­sel­ben Bak­te­rien im Darm.“ Mit dem Daten­ma­te­rial kann nicht nur die Koevo­lu­tion von Wirts­tie­ren und den Mikro­or­ga­nis­men in ihrem Ver­dau­ungs­trakt bes­ser ver­stan­den wer­den und dar­aus sol­len nun Ver­fah­ren für die Was­ser­rei­ni­gung ent­wi­ckelt werden. 

An der TU Wien wurde bereits eine Tech­no­lo­gie ent­wi­ckelt, die anhand von DNA-Tests Hin­weise auf die Ursa­che fäka­ler Ver­un­rei­ni­gun­gen im Was­ser lie­fert und zeigt, ob diese von Men­schen oder Tie­ren stammt (eco­nomy berich­tete). „Mit der aktu­el­len Stu­die haben wir einen sehr umfang­rei­chen Daten­satz zur Ver­fü­gung, mit dem sol­che Tests auf viel umfas­sen­dere und genauere Weise mög­lich wer­den“, unter­streicht Andreas Farnleitner.