神经控制着身体的细菌群落

生命科学的一个核心方面是探索动物，植物和人类与其特定细菌群落的共生同居。科学家将生活在宿主生物体内部和体内的全套微生物称为微生物组。在过去几年中，有证据表明这种微生物组的组成和平衡有助于机体的健康。例如，细菌群落组成的改变涉及各种所谓的环境疾病的起源。然而，生物体和细菌之间的合作如何在分子水平上起作用以及微生物组和身体如何确切地充当功能单元仍然是未知的。

现在，基尔大学动物研究所的一个研究小组已经取得了破译这些高度复杂关系的重要突破。使用淡水息肉Hydra作为模型生物，基尔的研究人员及其国际同事研究了简单的神经系统这些动物与微生物组相互作用。他们第一次能够证明神经细胞分泌的小分子有助于调节Hydra体柱上特定类型有益细菌的组成和定植。“到目前为止，影响身体细菌定植的神经元因素在很大程度上是未知的。我们已经能够证明神经系统在这里起着重要的调节作用，”进化发育生物学家Thomas Bosch教授说。科学家们于本周二在Nature Communications上发表了他们的新发现。

由博世领导的研究小组使用淡水息肉Hydra作为模型生物来阐明神经系统结构和功能的基本原理。九头蛇代表动物王国的进化古老分支;他们有一个简单的身体计划，神经网络只有大约3000个神经元。将现代实验技术应用于这些生物体，尽管它们简单，但仍与脊椎动物的神经系统具有很大的分子相似性，能够识别神经系统结构和功能的古老因素。

利用这种模式生物，基尔大学的研究人员解决了神经系统产生的信使物质(称为神经肽)如何控制宿主和微生物之间的合作和交流的问题。他们收集了细胞，分子和遗传证据，表明神经肽具有抗菌活性，这会影响定植微生物的组成和空间分布。

为了揭示神经肽和细菌群落之间的联系基尔的研究人员首先集中研究淡水息肉的神经系统，从卵期到成年动物。Cnidarians在大约三周内发展出完整的神经系统。在这个发育期间，覆盖动物表面的细菌群落发生了根本性的变化，直到最终形成微生物组的稳定组成。在神经肽的抗微生物作用的影响下，所谓的革兰氏阳性细菌(一种细菌亚群)的浓度在大约四周的时间内急剧下降。在成熟过程结束时，微生物组的典型组成占优势，特别是由革兰氏阴性的Curvibacter细菌占主导地位。由于神经肽仅在身体的某些区域产生，它们还控制细菌沿体柱的空间定位。因此，在头部区域中，例如，存在强烈浓度的抗微生物肽，导致曲线虫细菌比触手细胞少六倍。

基于这些观察结果，科学家得出结论，在整个进化过程中，除了感觉和运动任务外，神经系统还参与了微生物组的控制作用。“这些发现在进化背景下也很重要。由于这些动物的祖先发明了神经系统，神经系统和微生物组之间的相互作用似乎是多细胞动物的一个古老特征。由于Hydra的简单设计伟大的基本和转化相关性和承诺揭示神经系统的新的和意想不到的基本特征，进一步研究身体和细菌之间的相互作用因此，他将更多地关注神经元方面，“博世说，总结了这项工作的重要性。