I pesticidi sono ampiamente utilizzati per controllare le specie di insetti percepite come parassiti e rappresentano una grande sfida per la sopravvivenza di numerose specie di insetti, gli uccelli che li predano, e le piante da loro fecondate, tra l'altro. Tra tutti i pesticidi, l'atrazina è seconda in termini di volume venduto in tutto il mondo. L'atrazina è nota per causare molti effetti sugli animali. Però, non si sa molto su come influenza i microbi che vivono all'interno di questi ospiti animali.
Vespa comune, Vespula volgare. Credito immagine:Maciej Olszewski Per scoprire cosa succede ai microbi intestinali negli animali esposti all'atrazina in modo continuo o acuto, a livelli non abbastanza alti per ucciderli, i ricercatori hanno scelto una specie di vespa chiamata Nasonia vitripennis. Hanno esposto le vespe a 300 ppb (parti per miliardo) di atrazina, che è ciò a cui gli impollinatori sono tipicamente esposti in un campo o ruscello appena trattato.
Hanno esposto un altro gruppo a 30 ppb per 36 generazioni.
Un terzo gruppo esposto a 30 ppb di atrazina è stato trasferito in un ambiente privo di atrazina dalla generazione 26 alla 35.
Hanno guardato le copie di RNA fatte dalle vespe colpite, e le proteine risultanti che sono state prodotte, oltre 36 generazioni successive di vespe.
In un altro esperimento, le vespe sono state allevate in un ambiente privo di germi. In un sottogruppo di queste vespe, il microbioma intestinale delle vespe esposte all'atrazina è stato trapiantato nel gruppo non esposto. La presenza di tolleranza all'atrazina è stata ricercata in entrambi questi gruppi.
I ricercatori hanno scoperto che se queste vespe fossero esposte a 300 ppb di atrazina, hanno subito cambiamenti nella funzione immunitaria, nel modo in cui operano i loro mitocondri, e il loro comportamento complessivo.
La prima generazione di vespe esposte ha subito alterazioni comportamentali sotto forma di una popolazione batterica intestinale modificata. Di conseguenza, i batteri sono diventati più diversificati e il numero complessivo di batteri è diventato maggiore. I modelli batterici intestinali sono ereditati dal lato materno.
I ricercatori hanno trovato un cambiamento simile nel microbioma intestinale con appena 30 ppb, infatti. E anche questo cambiamento era ereditabile.
Con questa esposizione su 36 generazioni, il tasso di morte dovuto a questo pesticida è diminuito di dieci volte, e fu notato un altro evento notevole. Nonostante non sia stato esposto a un altro erbicida o diserbante chiamato glifosato, anche le vespe hanno mostrato immunità a questo composto.
Nel terzo gruppo, dove le vespe sottoposte a 30 ppb di atrazina sono state sottoposte a una dieta dalla quale l'esposizione all'atrazina era vistosamente assente per le successive 6 generazioni, il microbioma batterico nel loro intestino si è ostinatamente rifiutato di tornare al modello precedente, e si aggrappava al modello genitoriale.
Nelle vespe esposte all'atrazina, è stato osservato un notevole cambiamento nella densità delle rare specie batteriche intestinali Serratia marcescens così come di Pseudomonas protegens . Questi batteri scompongono l'atrazina, riducendo l'impatto dannoso sulla vespa. Questi batteri sono stati nutriti con vespe non esposte all'atrazina e ne è stata valutata la tolleranza.
Le vespe allevate in un ambiente privo di intestino hanno mostrato una perdita della precedente tolleranza all'atrazina ereditata. Ma quando il microbioma intestinale delle vespe esposte all'atrazina è stato trapiantato in queste vespe non esposte, sono diventati tolleranti all'atrazina. Ciò dimostra che il microbioma intestinale svolge un ruolo chiave nella resistenza ai pesticidi in questo caso tramite simbio, sia al composto a cui è esposto sia ad altri contro i quali finora non si è verificata alcuna esposizione.
quando S. marcescens e P. protegens sono stati nutriti con vespe non esposte, hanno anche acquisito resistenza all'atrazina.
L'investigatore Robert Brucker dice, "Globale, dimostriamo che la resistenza a più pesticidi può insorgere in una popolazione esposta a concentrazioni sub-tossiche, che il microbioma facilita questa resistenza, e che fornisce resistenza contro altri pesticidi a cui l'animale ospite non è mai stato esposto in precedenza. Questo risultato indica che l'interruzione del microbioma dopo l'esposizione acuta all'atrazina è ereditata attraverso le generazioni, anche dopo che l'esposizione è stata rimossa.”
I ricercatori concludono che l'esposizione costante all'atrazina a dosi subletali provoca un cambiamento nel modello microbico all'interno dell'intestino della vespa. Ciò fa sì che l'ospite sviluppi resistenza a causa della rottura del composto tossico. Questo è quindi un caso di adattamento ad alta velocità da parte dell'ospite all'ambiente tramite simbionti intestinali, per superare nuove tossine.
Gli ecologi devono notare che tali cambiamenti nel microbioma intestinale, che influiscono sulla funzione e possono essere trasmessi alle generazioni successive, deve far parte di una valutazione ad ampio raggio dell'effetto di un pesticida su varie forme di vita, e anche come parte della strategia di coping.
I geni che metabolizzano l'atrazina sono stati trovati anche nelle api selvatiche esposte a questo pesticida. Questo studio mostra la possibilità di risultati simili su una serie di specie per dozzine di generazioni da quando il pesticida ha iniziato ad essere utilizzato negli anni '50.
Brucker sottolinea, "In definitiva, questi effetti potrebbero avere ripercussioni sul comportamento dell'ospite, stress metabolico, immunocompetenza, e la regolazione del microbiota ospite”.
I ricercatori vorrebbero ora esaminare i particolari geni selezionati per l'esposizione all'atrazina, e il loro ruolo nello sviluppo della resistenza alle tossine e nella regolazione del microbioma. Inoltre, stanno prendendo in considerazione lo sviluppo di probiotici per proteggere le api da miele contro la tossicità di più pesticidi.
I batteri potrebbero anche essere usati in modo simile per ripulire una fuoriuscita di petrolio oceanica, come probiotico negli esseri umani esposti a tossine di basso livello, o per proteggere gli esseri umani, piante e animali che sono stati colpiti inavvertitamente dall'uso di pesticidi contro altre specie. Riassumono:"Sono necessari ulteriori studi sul microbioma ospite sull'esposizione multigenerazionale a composti xenobiotici, soprattutto alla luce dell'aumento del rischio di esposizione agli xenobiotici per l'uomo, impianti, animali, fungo, e batteri in tutto il mondo”.
La malattia dell'intestino irritabile aumenta il rischio di demenza
Le risposte alimentari sono governate dal microbioma intestinale,
La ricerca dice che nell'infezione canina da SARS-CoV-2,
L'apoptosi è un importante mediatore della patogenesi nell'infezione animale da coronavirus
IBD molto più comune del previsto,
Gli scienziati sviluppano una pillola stampata in 3D che campiona i batteri trovati nell'intestino
I microbi potrebbero prevedere esiti fatali nei pazienti ventilati COVID-19
La presenza di Micoplasma salivario nelle vie aeree inferiori dei pazienti ventilati con infezione da COVID-19 è associato a maggiori probabilità di morte. Il risultato è stato parte di unindagine m
Un tipo di batteri intestinali può aumentare il rischio di cancro intestinale
Una nuova ricerca presentata alla NCRI Cancer Conference del 2019 ha dimostrato che le persone con un certo tipo di batteri nellintestino possono avere maggiori probabilità di sviluppare il cancro int
Un approccio multi-omico allo sviluppo di farmaci contro il COVID-19
Un nuovo studio pubblicato sul server di prestampa medRxiv* nel maggio 2020 riporta un approccio multi-omico che potrebbe facilitare lo sviluppo di farmaci efficaci contro il COVID-19. La multi-omic