Мікробіом кишечника африканських слонів у неволі: як змінюється ферментація клітковини за рік
Пілотне дослідження на 5 африканських слонах у Відні: склад мікробіому індивідуальний і змінюється з часом, але функціональні гени розщеплення вуглеводів реагують на раціон схоже в усіх тварин. Морква в кормі зсунула метаболізм у бік пектинів.
Дослідники з Віденського університету ветеринарної медицини разом із зоопарком Шенбрунн і колегами з Оксфорда та Save the Elephants взяли фекалії у п'яти дорослих африканських слонів двічі з інтервалом у 12 місяців — у грудні 2023 і грудні 2024. Мета — подивитися, наскільки стабільний мікробіом кишечника в неволі та як він переробляє клітковину.
Група: неспоріднений самець E1, неспоріднена самиця E2 і три споріднені самиці — матріарх E4 з доньками E3 та E5. Усі отримували однаковий грубий корм: очерет і лугове сіно (70:30), бамбук і букові гілки з листям. Різниця між зборами — морква. У 2023 році вона була лише ласощами під час тренувань, у 2024-му її давали щодня з 10 до 11 ранку як основний компонент.
Свіжі фекалії збирали о 13:00 в приміщенні, не пізніше ніж через 1–2 години після дефекації, з внутрішньої частини кульок, асептично, близько 500 г. Зразки заморожували при −20 °C. ДНК виділяли з 500 мг подрібнених фекалій (фрагменти 2–5 мм) за модифікованим протоколом DNeasy PowerSoil Pro — через високий вміст структурної клітковини.
Результати. У мікробіомі домінували бактерії, насамперед фібролітичні Prevotella, Bacteroides, Ruminococcus і Fibrobacter. Археї, гриби й протозої були представлені слабо. Несподівано рясно виявлявся Treponema — можлива адаптація для максимального вилучення енергії з багатої на целюлозу їжі.
Склад мікробіому в кожної тварини зміщувався по-своєму між двома зборами. А от зсув у складі функціональних генів був схожим у всіх слонів: сімейства CAZy (вуглевод-активних ферментів) чітко кластеризувалися за датою збору, а в 2024 році виділялися ознаки, пов'язані з розщепленням пектину моркви.
Аналіз sparse PLS-DA визначив (гемі)целюлолітичні роди в межах Prevotellaceae як дискримінантні таксони. Вони позитивно корелювали з сімействами CAZy, але негативно — з концентрацією летких жирних кислот (ЛЖК).
На груповому рівні концентрації ЛЖК у фекаліях були подібними між слонами. На індивідуальному — зсуви виявилися протилежними: у трьох споріднених самиць ЛЖК зросли від першого до другого збору, а в неспорідненої самиці — знизилися. Автори обережно припускають, що це може бути пов'язано з харчовими рішеннями тварин, але вибірка замала для висновків.
Для практики: склад мікробіому слонів у неволі індивідуальний і нестабільний у часі, тоді як функціональний потенціал розщеплення вуглеводів реагує на зміну раціону передбачувано. Це аргумент на користь індивідуального підходу до годівлі в зоопарках і обережності з різкими змінами корму.