Elk jaar vliegen miljoenen nietsvermoedende trekvogels met een noodvaart tegen de ramen van hoge gebouwen aan. Meestal overleven ze dit niet. Wetenschappers hebben nu de dode vogels verzameld en hun poep aan een analyse onderworpen.
Uit de DNA-analyse van liters vogelpoep blijkt dat het microbioom in de vogeldarmen, bestaande uit biljoenen bacteriën, die samenleven met gisten, schimmels en virussen, totaal anders is opgebouwd dan bij zoogdieren. Ook interessant is dat de levende inhoud van de darmflora gedurende het jaar enorm verandert: soorten komen en gaan. Het is een enorme puzzel voor onderzoekers die het immuunsysteem van de trekvogels beter willen begrijpen.
“Het menselijke darmmicrobioom is enorm belangrijk voor de algehele gezondheid. De staat van de darmen kan zelfs invloed hebben op ons gedrag. Maar of ditzelfde geldt voor vogels, is voor de wetenschap nog een groot mysterie. We zijn druk bezig om uit te vinden wat de rol van het microbioom is bij vogels”, zegt ornitholoog Heather Skeen.
Co-evolutie van symbionten
Eerder onderzoek stelt dat bijna alle zoogdiersoorten een unieke combinatie van darmmicroben met zich meedragen, die hen helpt om voedsel te verteren en beschermt tegen ziektes. Uit DNA-onderzoek blijkt dat deze samenwerking soms miljoenen jaren oud is: de symbiotische relatie tussen zoogdier en microben is goed voor beide kampen. Hierbij evolueren gastheer en symbiont met elkaar mee.
Uit onderzoek blijkt echter dat het microbioom van vogels net een beetje anders in elkaar zit. “De organismen in het darmmicrobioom van vogels lijken niet zo’n hechte relatie te hebben met de gastheer. We willen graag weten waarom dit anders werkt dan bij zoogdieren en welke factoren hier invloed op hebben”, legt Skeen uit. “Het doel van onze studie was om erachter te komen of de darmflora van de vogel consistent is of dat de darminhoud binnen korte tijd sterk verandert.”
747 vogels
Voor de studie focuste Skeen op vier veelvoorkomende lijstersoorten, zodat haar steekproef voldoende groot zou zijn. Om meer over het microbioom van de zangvogels te weten te komen, ging ze recht op haar doel af: “Mijn werkwijze bestaat uit het maken van een kleine incisie in de buik van de lijster om de ingewanden bloot te leggen. Daarna druk je de inhoud er zo uit”, aldus Skeen. Ze nam in drie jaar poepmonsters van in totaal 747 vogels. Dit waren niet alleen lijsters uit Chicago, maar ook broedende soortgenoten die in de zomer in Michigan, Minnesota en Manitoba waren neergestreken.
Elk seizoen anders
De vogelpoep verplaatste ze telkens vanuit de ingewanden direct naar speciaal filterpapier om de DNA-strengen in zo goed mogelijke staat voor analyse weg te sturen. Het genetisch materiaal van de poepbacteriën in al deze monsters is stuk voor stuk uitgeplozen in het lab. “Door het aanwezige bacterie-DNA te analyseren, weten we uiteindelijk exact wat voor soorten microben er aanwezig zijn in de vogelpoep”, vertelt Skeen. “Er bleken zo’n 27.000 verschillende soorten bacteriën rond te zwemmen in het witte goedje.”
Haar team zocht naar trends in de aanwezige bacteriesoorten. Ze ontdekten dat de verschillende lijstersoorten geen eigen unieke microbenset hadden, zoals bij zoogdieren het geval is, maar dat de sterkste link tussen microbioom en vogel in de tijd van het jaar te vinden is: elk seizoen en elk jaar veranderen de darmbacteriën van vogels. “De poepbacteriën waren elk jaar weer anders. Dit verbaasde mij enorm”, zegt Skeen. Het lijkt erop dat het microbioom bij vogels meer met de omgeving te maken heeft waarin ze leven. Het is niet zo dat er een vaste samenstelling is per soort, zoals bij zoogdieren het geval is.
Mysterieus microbioom
“Heathers onderzoek geeft een nieuwe invulling aan wat een microbioom is en wat het allemaal kan doen, het is fascinerend”, aldus onderzoeker Shannon Hackett. “Hoe is het mogelijk dat het immuunsysteem van vogels zo goed werkt, ondanks het feit dat hun microbiomen binnen enkele maanden totaal veranderen? Het is erg moeilijk om een goede wetenschappelijke theorie te formuleren over de manier waarop vogels eten verteren, hoe ze parasieten weren en allerlei andere zaken die opkomen als we denken aan de functies van het menselijke microbioom. Hoe werkt dit bij vogels?”
40 jaar vogels rapen
Hackett vertelt over het begin van het rapen en onderzoeken van te pletter gevlogen vogels door emeritus hoogleraar Dave Willard in het Chicago van de jaren tachtig. “In het begin waren mensen sceptisch. Ze hadden zoiets van: ‘Waar ben je mee bezig?’ Maar het feit dat we al veertig jaar op deze manier vogels onderzoeken, betekent dat we een catalogus van meer dan 100.000 verongelukte vogels in ons bezit hebben, een ongelooflijk waardevol bezit”, zegt Hackett. “De technologie schrijdt voort en nieuwe wetenschappers zoals Heather Skeen pakken de handschoen op. We halen nog steeds nieuwe, bruikbare informatie uit deze databank.”
