På listan över vetenskapliga verktyg som hjälper oss att förstå hälsa, evolution eller miljön, kommer den Trinidadian guppyen inte ofta att tänka på.

Fisken betraktas oftare som akvariehusdjur i USA och i deras hemland Trinidad är vilda guppy så allestädes närvarande att de nästan tas för givna.

"I Trinidad kallas de för avloppsfisk och lokalbefolkningen frågar oss:'Varför studerar du avloppsfisk?'", säger Sarah Fitzpatrick, biträdande professor vid Michigan State Universitys institution för integrativ biologi.

"Guppies i Trinidad är ungefär som ekorrar i Michigan", säger Sarah Evans, docent och Fitzpatricks avdelningskollega vid College of Natural Science.

Men tack vare en unik kombination av biologi och ekologi har guppyerna gett forskare insikter i evolutionen i årtionden. Evans och Fitzpatrick har drivit dessa insikter ett steg längre och visar guppyernas potential att hjälpa till att undersöka stora frågor om hur mikrober som lever i värdorganismer bidrar till hälsa, överlevnad och livskvalitet.

En forskargrupp ledd av spartanerna, som båda är baserade på W.K. Kellogg Biological Station, publicerade sina resultat den 25 maj i tidskriften Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences .

När forskare lär sig mer om tarmmikrobiomet – samlingen av mikrober som lever i en värdorganisms matsmältningskanal – blir det allt tydligare att det spelar en viktig roll för dess värds välbefinnande. Faktum är att människors hälsa är intimt knuten till vår tarmmikrobiom.

Evans och Fitzpatrick är intresserade av några av biologins stora frågor och ville bättre förstå hur mikrobiomer förändras när organismer utvecklas.

"Eftersom mikrobiomet påverkar konditionen - en organisms hälsa och reproduktion - kan den påverka evolutionen", säger Evans, som är en central fakultetsmedlem i MSU:s program för ekologi, evolution och beteende, eller EEB.

Naturen är full av intressanta exempel på detta, bland dem termiter. Längs sin evolutionära väg anpassade sig termiter för att välkomna populationer av encelliga protozoer i sina tarmar som gör det möjligt för dem att smälta ved.

Jättepandor ger ett annat exempel. Kosten påverkar en mikrobiom och pandor äter bara löv. Ändå kan pandamikrobiomer mer likna deras köttätande släktingar än några av deras växtätande släktingar. Det beror troligen på formen och storleken på själva pandans tarm, som utvecklats från en köttätande förfader.

Evans och Fitzpatrick ville bättre undersöka vad som är de största drivkrafterna bakom mikrobiomer när värdorganismer utvecklas. Det kan vara saker som tarmform, kost eller egenskaper hos en ny miljö, som sannolikt innehåller mikrober som är främmande för värden. Forskarna visste att guppy kunde låna ut en fena från deras unika "naturliga laboratorium."

"Trinidad är en kontinental ö", säger Fitzpatrick, som också är en kärnfakultetsmedlem i EEB-programmet och koordinator för Molecular Ecology and Genomics Lab vid Kellogg Biological Station. "Det splittrades från Sydamerika för länge sedan. Det har faktiskt en fortsättning på den nordligaste delen av Anderna."

Floder och bäckar rinner nerför Trinidads berg i oberoende system. Inom varje vattensystem finns oberoende ekosystem av guppyer som naturligt inte förirrar sig långt hemifrån.

På 1950-talet insåg evolutionsforskare att de kunde ta guppy från ett ekosystem där fisken hade massor av naturliga rovdjur och sätta dem i ett annat där de inte hade det. Med tiden skulle fiskens gener och egenskaper anpassa sig för att återspegla de inhemska populationerna i dessa lågrovdjursmiljöer. Likaså skulle fisk som överförs från platser med låg predation anpassa sig när den överförs till vattendrag med ett stort antal rovdjur.

"Och det går att upprepa. De utvecklas på många av samma sätt nästan varje gång," sa Evans. "Det är därför det här systemet finns i läroböcker."

"Med tanke på att vi vet att guppies utvecklas väldigt snabbt på parallella sätt, kan vi fråga hur mikrobiomet förändras när guppyerna utvecklas", sa Fitzpatrick.

Evans och Fitzpatrick återvände till samma platser där forskare brukade studera guppyernas evolution för att istället prova mikrobiomet hos inhemska fiskar såväl som transplanterade populationer. De gick till mer än ett dussin olika platser och tog prov på fisklinjer som hade transplanterats så sent som för fem år sedan och andra som flyttades närmare 60 år sedan.

I samarbete med brasilianska experter från Rio de Janeiro State University fann Evans och Fitzpatrick att guppyernas mikrobiomer förändrades som svar på deras miljö mycket snabbare än deras gener och fysiska egenskaper. Formen på guppy-tarmarna, som driver vilka typer av mikrober som överlever där, förändrades också snabbare än väntat.

Ändå, till skillnad från generna och egenskaperna hos transplanterade fiskavkomlingar, matchade deras tarmmikrobepopulationer inte de som finns i fisken som är hemma i en viss miljö. Trots oöverensstämmelsen var funktionen hos mikrobiomen liknande. Det vill säga, transplanterade fisklinjer hade olika mikrober som i huvudsak gjorde samma sak som inhemska.

Evans och Fitzpatrick kom på idén till denna studie för flera år sedan, när de båda var postdoktorala forskare. Det var en spontan idé, men en som skulle kombinera styrkorna hos Evans, en expert på mikrobiologi, och Fitzpatrick, en expert på evolutionär ekologi.

"Detta är det spännande med tvärvetenskapliga samarbeten, sammanslagning av idéer och expertis," sa Fitzpatrick. "Då öppnar det nya och intressanta frågor."

De två åkte till Trinidad för att samla in prover 2014 och då var det ett sidoprojekt. Sedan dess har de startat upp sina egna forskningslabb vid MSU, vilket gör det svårt att hitta tid att slutföra projektet – en utmaning som förstärktes ytterligare under covid-19-pandemin.

Nu har de publicerat forskningen i ett specialnummer av Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences , som visar arbetet för dem som drabbats av coronaviruset, särskilt kvinnor och vaktmästare.

"Vi var verkligen glada över att stödja denna speciella fråga," sa Fitzpatrick. "Tre av de fyra författarna är kvinnor med barn."

Även om det var ett specialnummer gick forskningen igenom den typiska, rigorösa referentgranskningen innan publiceringen. Och forskarna hörde några av de typiska kritikerna av en studie som denna.

För vissa recensenter är guppysystemet för rörigt; det ger inte forskarna tillräckligt med den kontroll de skulle ha med laboratorieexperiment. För andra är det inte tillräckligt stökigt. Med guppyernas unika ekologi undrar de hur brett guppy-härledda fynd kan tillämpas i naturen. Men ett annat sätt att se på det är att inga studier är perfekta och guppies låter inte perfekt bli det godas fiende.

"Vi tror att vi är i en sweet spot - ett naturligt laboratorium," sa Evans. "Det finns kraft i att ha det där emellan."