Metals, pathogens, and islands : how the environment shapes the gut microbiota of wild bank voles
Brila, Ilze (2024-05-24)
© University of Oulu, 2024. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2024. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202404102643
Kuvaus
Tiivistelmä
Wild animals inhabit a complex world that affects every aspect of their biology, including their microbial symbionts. One of the best-studied communities of microbial symbionts in animals is the gut microbiota as it affects many of the host’s physiological processes such as metabolism and immune response. Understanding the drivers of variation in gut microbiota diversity and composition in wild animals is therefore a crucial component of understanding the possible impacts of different environmental conditions on the health and ecology of wild animals. This is particularly the case when considering the scale of environmental changes arising from human activities, such as pollution or habitat fragmentation. In my thesis, I examine how the gut microbiota of wild bank voles (Myodes syn. Clethrionomys glareolus) is impacted by three important features of the environment: (1) exposure to environmental metal pollution, (2) systemic pathogen burden and coinfection, and (3) habitat size and isolation (i.e. island biogeography). In the first chapter of my thesis, I found that exposure even to a low level of multi-metal pollution affects the gut microbiota diversity and composition. In the second chapter of my thesis, I found that systemic pathogens can affect gut microbiota despite the lack of direct interaction between the pathogen and gut microbiota; furthermore, I found that coinfection affects the observed pathogen-microbiota interactions in a pathogen-specific way, showing that failing to account for possible coinfections can affect the detection of pathogen-microbiota interactions. Last, in the third chapter of my thesis, I show that host-associated microbiota may exhibit large-scale biogeographical patterns and thus I demonstrate that some key principles of the theory of island biogeography, typically applied to macro-organisms or free-living microbes, may apply to the gut microbiota of rodents. Together, the findings of my thesis contribute to the research showing that many aspects of the host’s environment can affect the gut microbiota of wild animals.
Villieläimet elävät moniulotteisessa ympäristössä, jonka ominaisuuksilla on laaja vaikutus niiden biologiaan, mukaan lukien niiden symbioottiset mikrobit. Eräs parhaiten tutkituista symbioottisten mikrobien yhteisöistä on eläinten suoliston mikrobisto, joka vaikuttaa moniin isäntäeläimen fysiologisiin prosesseihin, kuten aineenvaihduntaan ja immuunivasteeseen. Tästä syystä on tärkeää ymmärtää villieläinten suoliston mikrobiston monimuotoisuuden ja koostumuksen vaihtelua ja niiden taustalla vaikuttavia mekanismeja voidaksemme hahmottaa erilaisten ympäristöolosuhteiden mahdollisia vaikutuksia villieläinten terveyteen ja ekologiaan. Tämä on erityisen tarpeellista tarkasteltaessa ihmisen toiminnasta aiheutuvan ympäristömuutoksen laajuutta, kuten saasteita tai elinympäristöjen pirstoutumista. Väitöskirjassani tutkin, kuinka kolme tärkeää ympäristön ominaisuutta: (1) altistuminen ympäristön metallisaasteille, (2) systeeminen patogeenitaakka ja rinnakkaisinfektio, ja (3) elinympäristön koko ja eristyneisyys (eli saaribiogeografia) vaikuttaa villien metsämyyrien (Myodes syn. Clethrionomys glareolus) suoliston mikrobistoon. Väitöskirjani ensimmäisessä luvussa osoitan, että jopa alhaisen tason altistus monimetallisaasteelle vaikuttaa suoliston mikrobiston monimuotoisuuteen ja koostumukseen. Toisessa luvussa havaitsin, että systeemiset patogeenit voivat vaikuttaa suoliston mikrobistoon, vaikka suoraa vuorovaikutusta patogeenin ja suoliston mikrobiston välillä ei ole; lisäksi havaitsin, että rinnakkaisinfektioiden vaikutukset havaittuihin vuorovaikutuksiin patogeenien ja mikrobiston vaihtelevat riippuen patogeenilajista. Tämä tulos osoittaa, että mahdollisten rinnakkaisinfektioiden huomiotta jättäminen voi vaikuttaa patogeeni-mikrobisto vuorovaikutusten havaitsemiseen. Lopuksi, väitöskirjani kolmannessa luvussa osoitan, että myyrien mikrobistossa on havaittavissa laajamittaisia biogeografisia rakenteita, ja siten esitän, että jotkut saarimaantieteen teorian keskeiset periaatteet, jotka tyypillisesti sovelletaan makro-organismeihin tai vapaasti eläviin mikrobeihin, saattavat päteä jyrsijöiden suoliston mikrobistoon. Yhdessä väitöskirjani löydökset edistävät tutkimusta, joka osoittaa, että monet ympäristöpiirteet voivat vaikuttaa villieläinten suoliston mikrobistoon.
Original papers
-
Brila, I., Lavrinienko, A., Tukalenko, E., Ecke, F., Rodushkin, I., Kallio, E. R., Mappes, T., & Watts, P. C. (2021). Low-level environmental metal pollution is associated with altered gut microbiota of a wild rodent, the bank vole (Myodes glareolus). Science of The Total Environment, 790, 148224. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148224 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148224
-
Brila, I., Lavrinienko, A., Tukalenko, E., Kallio, E. R., Mappes, T., & Watts, P. C. (2023). Idiosyncratic effects of coinfection on the association between systemic pathogens and the gut microbiota of a wild rodent, the bank vole Myodes glareolus. Journal of Animal Ecology, 92(4), 826–837. https://doi.org/10.1111/1365-2656.13869 https://doi.org/10.1111/1365-2656.13869
-
Brila, I., Wang, Y. X. G., Hämäläinen, A. M., Mappes, T., Watts, P. C., & Kallio, E. R. (2023). Gut microbiota of insular rodents: testing the island biogeography theory. Manuscript in preparation.
Osajulkaisut
-
Brila, I., Lavrinienko, A., Tukalenko, E., Ecke, F., Rodushkin, I., Kallio, E. R., Mappes, T., & Watts, P. C. (2021). Low-level environmental metal pollution is associated with altered gut microbiota of a wild rodent, the bank vole (Myodes glareolus). Science of The Total Environment, 790, 148224. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148224 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148224
-
Brila, I., Lavrinienko, A., Tukalenko, E., Kallio, E. R., Mappes, T., & Watts, P. C. (2023). Idiosyncratic effects of coinfection on the association between systemic pathogens and the gut microbiota of a wild rodent, the bank vole Myodes glareolus. Journal of Animal Ecology, 92(4), 826–837. https://doi.org/10.1111/1365-2656.13869 https://doi.org/10.1111/1365-2656.13869
-
Brila, I., Wang, Y. X. G., Hämäläinen, A. M., Mappes, T., Watts, P. C., & Kallio, E. R. (2023). Gut microbiota of insular rodents: testing the island biogeography theory. Manuscript in preparation.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [37957]