Биосистемная самоорганизация и фрактальная структура частотно-таксономических профилей микробиоты кишечника бройлеров под влиянием кормовых пробиотиков

В статье приводятся теоретические и эмпирические данные о влиянии пробиотиков на биоконсолидацию микробиоты кишечника бройлеров кросса Смена. Результаты таких исследований могут быть использованы для повышения качества и объемов мясной продукции при крупномасштабном производстве. Пробиотики использовались для улучшения усвояемости кормов и ускорения развития птицы. Для стимуляции процессов трансформации растительных субстратов в кишечнике птиц вместо антибиотиков применяли пробиотики. Пробиотики содержали бактерии Lactobacillus plantarum и Lactobacillus fermentum. Цель исследования заключалась в разработке методики фрактального анализа частотно-таксономических профилей оперативно-таксономических единиц (ОТЕ) микробиоты кишечника у птиц. С использованием фрактальной методики вычислялся индекс биоконсолидации кишечной микробиты, который характеризует биосистемную самоорганизацию микрофлоры и эффективность биохимических преобразований растительных субстратов в кишечнике птицы. В опыте исследовалась микрофлора у одной контрольной и двух опытных групп птицы. Профили ОТЕ были получены молекулярно-генетическим методом NGS (Next Generation Sequencing). Понятие элементарного фрактала ОТЕ было принято в качестве ключевого для фрактального анализа профилей ОТЕ. Элементарный фрактал ОТЕ - это три ОТЕ, частоты которых образуют геометрическую числовую последовательность, например {0,5; 0,25; 0,125}. Профили ОТЕ могут содержать несколько элементарных фракталов ОТЕ, объединенных в один более крупный мегафрактал ОТЕ. Мы предполагаем, что если увеличивается число ОТЕ, объединенных в мегафрактал ОТЕ, то эффективнее и в больших масштабах осуществляются биохимические преобразования растительного субстрата и макроорганизм получает больше питательных веществ. Поэтому индекс биоконсолидации микробиоты бройлеров мы определяем, как отношение числа ОТЕ в составе мегафрактала ОТЕ к общему числу ОТЕ в профилях ОТЕ. Для выделения элементарных фракталов ОТЕ использовались фрактальные портреты профилей ОТЕ. Идентификация элементарных ОТЕ фракталов осуществлялась по линейному расположению трех изображений ОТЕ на фрактальных портретах. Фрактальный анализ подтвердил, что бактериальные пробиотики увеличивают биоконсолидацию микробиоты в кишечнике птиц. Индекс биоконсолидации микробиоты у птиц из опытных групп (0,82…0,86) был выше, чем у контрольной группы (0,55). По результатам фрактального анализа не рекомендован к применению пробиотик № 1 (с Lactobacillus plantarum) и рекомендован к применению пробиотик № 2 (с Lactobacillus fermentum).