Особая кишечная микрофлора позволяет пустынным хомякам питаться креозотовым кустом – а микрофлору эту животные могут получать через испражнения других особей.

Многие растения защищаются от травоядных животных, синтезируя разнообразные токсины. Например, можжевельник, который накапливает ядовитые вещества в хвое, или ларрея трёхзубчатая, которую называют также креозотовым кустом – у неё ядовитая смола покрывает листья снаружи.

Пустынный хомяк N. lepida и креозотовый куст, который грызун может спокойно есть благодаря кишечным бактериям. (Фото Kevin Kohl / University of Utah).

Животным, которые сталкиваются с такими растениями, приходится решать, искать ли что-то неядовитое, или же как-то приспособиться к такой необычной еде. Во втором случае это означает эволюционную гонку вооружений – растения разрабатывают токсины, животные учатся их обезвреживать. Если говорить о травоядных млекопитающих, то у них, как считается, основная нагрузка падает на печень – именно на ней лежит обязанность расщеплять и обезвреживать вредные химические вещества, попадающие в организм.

Но всемогущие ферменты печени – не единственное оружие зверей против растительных ядов. Как выяснили зоологи из Университета Юты, пустынные хомяки Neotoma lepida почти целиком полагаются на кишечную микрофлору. В пищеварительной системе млекопитающих и раньше находили бактерий, способных обезвреживать токсины, но лишь теперь удалось чётко связать микрофлору со способностью поедать ядовитые растения.

Пустынные хомяки N. lepida (они относятся к неотомовым хомякам, которых часто скопом называют древесными крысами) живут на юго-западе США. Этот регион 17 000 лет начал в буквальном смысле сохнуть, превратившись в пустыню, которую назвали пустыней Мохаве. Хомяки жили там и раньше, и, скорее всего, питались можжевельником. Но с изменением климата можжевельник отступил на север, а на его место из Мексики пришла ларрея трёхзубчатая со своими креозотовыми листьями. Некоторые из хомяков не пошли вслед за можжевельником, а предпочли освоить новую пищу. Причём они не стали ждать генетических изменений, которые позволили бы им перерабатывать новые токсины, а начали сотрудничать со специальными бактериями.

Ранее Кевин Коул (Kevin Kohl) и его коллеги обнаружили, что у грызунов, живущих в пустыне, в кишечнике живёт больше «противокреозотных» бактерий, нежели у тех, которые обитают севернее, рядом с можжевельником. С теми и с другими поставили несколько опытов. Северных и южных хомяков делили на несколько групп: одних кормили обычным кормом, другим к корму подмешивали смолу креозотового куста, причём по ходу эксперимента доза токсичной смолы увеличивалась. Как и ожидалось, состав микрофлоры соответствовал тому, как животные питались: если в рационе были растительные токсины, да ещё и в увеличивающейся концентрации, в кишечнике возрастала доля микробов, способных обезвреживать яд.

Тогда исследователи убили антибиотиком почти всю микрофлору пустынных хомяков и попробовали их кормить, как и до этого, едой с добавками смолы креозотового куста. Грызуны переваривать такую пищу не могли, и за 13 дней потеряли десятую часть веса. Причём те, которых тоже лишали кишечных микробов, но держали на обычном, нетоксичном корме нисколько не худели.

Наконец, в третьем эксперименте грызунам, питающимся можжевельником, давали фекалии их южных сородичей, после чего сажали их на корм с добавкой креозотовых растительных смол. Никаких проблем с такой диетой, как пишут авторы работы в Ecology Letters, у грызунов не возникло, хотя в природе им с таким токсином сталкиваться не приходилось. То есть бактерии, помогающие южным хомякам переваривать креозотовый куст, вполне прижились в организме северных хомяков.

Полученные результаты говорят о том, что в смысле приспосабливаемости к не очень съедобной пище млекопитающие могут полагаться не только на собственные ферменты, но и на симбиотических бактерий. Необходимую микрофлору животные могут получать при рождении, проходя через родовые пути самки, при общении с членами семьи, при поедании самих токсичных растений, на которых вполне могут жить нужные бактерии. Наконец, те же неотомовые хомяки спокойно поедают фекалии, как свои, так и чужие, и это может быть одним из самых эффективных способов обновления микрофлоры. Можно сказать, что грызуны могут питаться ядовитыми растениями именно благодаря чужим фекалиям.

Ну а что же всё-таки происходит с теми животными, которым не повезло с правильными бактериями? Они, как было сказано, могут есть корм с токсичными добавками, причём в достаточных количествах, но одновременно сильно худеют. Задачу по обезвреживанию яда у них берёт на себя печень, что удалось установить по биохимическому анализу мочи. Но на то, чтобы обезвредить яд, у печени уходит много энергии, и именно большие энергетические траты заставляют худеть хомяков с неподходящей микрофлорой.

Стоит также заметить, что копрофагия, при всей своей, на наш взгляд, неаппетитности, вообще играет большую роль в приспособлении животных к окружающей среде. В качестве ещё одного любопытного примера можно вспомнить исследование зоологов из Швейцарского федеративного технологического института, которые выяснили, что шмели укрепляют свой иммунитет кишечными бактериями, которых могут получить только в колонии, с испражнениями других особей.