Gli adattamenti evolutivi possono portare a diverse popolazioni microbiche,

mostra studio Non è un segreto che ci sia una stretta relazione tra gli esseri umani e i nostri microbiomi, le comunità di microbi che vivono dentro e sopra di noi. Infatti, i ricercatori di solito possono indovinare come potrebbe essere il microbioma intestinale di un animale studiando specie strettamente correlate. O quantomeno, questo è quello che pensavano.

Si scopre che mentre c'è una notevole prevedibilità nei microbiomi intestinali nella maggior parte delle specie di mammiferi, alcuni tipi di adattamenti evolutivi, come il volo, potrebbero portare a popolazioni microbiche drasticamente diverse.

In un nuovo studio pubblicato il 7 gennaio, 2020 in mBio , I ricercatori dell'Università della California di San Diego hanno trovato somiglianze negli uccelli e nei pipistrelli oltre la loro propensione per il volo.

Dopo aver lavorato con dozzine di istituzioni in tutto il mondo per raccogliere campioni fecali da quasi 900 specie di vertebrati e confrontare i loro microbiomi intestinali, il team è rimasto sorpreso dalla mancanza di somiglianze tra uccelli e pipistrelli.

Questa ricerca suggerisce che i mammiferi, inclusi gli umani, potrebbero essere l'eccezione piuttosto che la regola in termini di quanto profondamente dipendono dai loro microbi intestinali. Questo rappresenta un cambiamento di paradigma nel modo in cui pensiamo agli animali e alle relazioni che hanno con i loro microbi".

Se Jin canzone, dottorato di ricerca, co-primo autore e direttore della ricerca, Centro per l'innovazione del microbioma, UC San Diego

"Eravamo molto interessati a capire quali tipi di fattori spiegano perché gli animali hanno i tipi di microbi intestinali che hanno, ma volevamo anche rispondere a domande più specifiche come quando diversi animali evolvono tratti simili - come l'adattamento a una dieta estrema - anche i loro microbiomi intestinali si evolvono in modo simile?

"Quando abbiamo iniziato questo progetto, Ho pensato che avrebbe avuto senso vedere associazioni simili tra gli animali e i loro microbi intestinali quando gli animali condividevano una dieta simile. La nostra idea stravagante era che il volo potesse imporre un tipo simile di selezione su cui ospitano i microbi animali. Ciò che è stato scioccante è che non abbiamo scoperto che uccelli e pipistrelli condividono un microbioma simile di per sé, ma piuttosto che entrambi mancano di una relazione specifica con i microbi".

Studi precedenti hanno indicato che la relazione tra i mammiferi ei loro microbi è molto antica. Ciò ha portato i ricercatori a credere di poter prevedere i tipi di microbi che una specie potrebbe ospitare semplicemente osservando altri mammiferi simili.

La nuova ricerca ha rovesciato quell'idea, scoprendo che i pipistrelli sono unici tra i mammiferi, semplicemente perché i loro microbiomi intestinali non sono prevedibili in termini di tipi e quantità di microbi trovati nell'intestino delle specie correlate. Questo modello in realtà ricorda più da vicino gli uccelli, che hanno anche comunità microbiche imprevedibili.

"Ciò che significa è che, mentre alcuni animali sembrano avere rapporti molto stabili con i loro microbiomi, con comunità batteriche simili che persistono per milioni di anni, altri sembrano avere relazioni molto più dinamiche, " ha detto il co-primo autore Jon Sanders, dottorato di ricerca, un ex borsista post-dottorato nel laboratorio dell'UC San Diego del co-autore senior Rob Knight, dottorato di ricerca.

"La cosa più sorprendente, il volo a motore sembra essere associato a quella mancanza di stabilità. Sia i pipistrelli che gli uccelli sembrano essere finiti indipendentemente con microbiomi intestinali che non sembrano seguire le relazioni evolutive degli ospiti".

La variabilità tra specie affini che condividono diete simili indica che, almeno negli uccelli e nei pipistrelli, uno specifico equilibrio microbico potrebbe non essere così critico per supportare la normale digestione.

Ciò significa che i requisiti evolutivi dell'adozione del volo possono essere diretti, profondi effetti sul microbioma, e solleva interrogativi su quali altri tipi di pressioni evolutive potrebbero influenzare le comunità microbiche.

"Se porti molti batteri nell'intestino, può essere piuttosto pesante e può portarti via risorse, " ha detto Holly Lutz, dottorato di ricerca, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Pediatria presso la UC San Diego School of Medicine e ricercatore associato presso il Field Museum di Chicago.

"Quindi, se sei un animale che ha esigenze energetiche davvero elevate, dì perché stai volando, potresti non essere in grado di permetterti di portare tutti quei batteri in giro, e potresti non essere in grado di permetterti di dar loro da mangiare o di occuparti di loro."

I ricercatori vedono questo set di dati come una nuova opportunità per aiutare a informare la ricerca futura sull'evoluzione dei microbiomi e sulla loro importanza per le diverse specie.

"Come esseri umani, abbiamo sempre pensato di essere molto speciali, " disse Song. "E potremmo essere, ma viviamo in un mondo che è molto più vecchio di noi. Questo lavoro ci aiuta a comprendere meglio l'evoluzione e l'ecologia delle relazioni ospite-microbo, e penso che ci aiuterà a capire meglio noi stessi".

"Questo studio ci dice molto sui modelli evolutivi su larga scala nell'intestino dei vertebrati, ma c'è ancora molto da fare, " disse Cavaliere, professore presso la School of Medicine della UC San Diego e la Jacobs School of Engineering e direttore del Center for Microbiome Innovation.

"Dobbiamo eseguire studi funzionali con la metagenomica e la metabolomica, e capire i microbi in altre parti del corpo, come cambiano durante lo sviluppo, e come interagiscono con i microbi ambientali sia in natura che in cattività per avere un impatto sulla salute degli animali. Comprendere questi principi in migliaia di altre specie ci aiuterà a capire i nostri".

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