Todos los mamíferos albergan una comunidad oculta de otros organismos: el microbioma. Sus intestinos están repletos de poblaciones microbianas complejas que son fundamentales para la nutrición, la lucha contra las enfermedades y la degradación de toxinas dañinas. A lo largo de sus vidas, los mamíferos están expuestos a innumerables microbios a través de los alimentos y el medio ambiente., pero solo un pequeño subconjunto toma residencia permanente en el huésped. Aunque los científicos están de acuerdo en que la dieta, la geografía y la historia evolutiva estructuran el microbioma, la influencia relativa de cada factor es un misterio. Ningún estudio riguroso ha investigado los tres a la vez en mamíferos salvajespoblaciones. Hasta ahora.
Un equipo de biólogos de la Universidad de Utah analizó las bacterias en el microbioma intestinal de las ratas del bosque Neotoma especie, un grupo de roedores herbívoros estrechamente relacionados que abunda en el suroeste de los Estados Unidos.Los animales ofrecieron una oportunidad única para probar cómo la dieta, la geografía y la historia evolutiva influyen en la estructura del microbioma.Las muchas especies de ratas de madera son morfológicamente similares, pero las poblaciones viven en una variedad de hábitats y tienen dietas distintas.Las ratas de bosque son famosas por comer plantas extremadamente tóxicas y lo hacen con el apoyo de bacterias intestinales especializadas.
"Las ratas de bosque son increíbles, tienen dietas increíblemente diversas. Los individuos de la misma especie comen diferentes alimentos en diferentes lugares, por lo que crea un experimento natural", dijo la autora principal Sara Weinstein, investigadora asociada postdoctoral en la U.dicen qué está impulsando sus diferentes microbiomas: ¿es lo que están comiendo? ¿Es el lugar donde viven o son quienes son? "
Los investigadores utilizaron técnicas de códigos de barras de ADN para caracterizar la dieta y las bacterias intestinales de siete especies de rata de madera de 25 poblaciones en 19 lugares en todo el suroeste de los EE. UU. Los biólogos llevaron a los roedores a cautiverio, los alimentaron con una dieta de comida de conejo durante un mes y luegovolvieron a muestrear su microbioma. Los resultados muestran que tanto en individuos salvajes como en cautiverio, la historia evolutiva fue el mayor predictor de la estructura del microbioma, más que la dieta y la geografía.
“Existe un gran interés en cuantificar las contribuciones relativas de los factores que gobiernan los microbiomas de los animales en la naturaleza. Nuestra investigación, un esfuerzo de equipo real, abordó una brecha en nuestro conocimiento al interrogar simultáneamente tres factores clave que se cree que influyen en las comunidades microbianas intestinalesde animales salvajes ”, dijo la autora principal Denise Dearing, profesora distinguida de biología en la U.“ Dadas las dietas variadas y tóxicas ingeridas por las ratas de bosque, pensé que la dieta iba a tener el mayor impacto. En cambio, aprendimos que la historia evolutiva juega el mayor papelen la estructuración de las comunidades microbianas intestinales de las ratas del bosque. Son resultados inesperados como este los que subrayan la importancia de realizar investigaciones científicas ”.
El estudio fue publicado en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 15 de noviembre de 2021.
Las ratas de bosque no son solo lo que comen
En las poblaciones silvestres, la dieta y la geografía influyeron en la composición y diversidad del microbioma.
La dieta contribuyó a la estructura natural del microbioma. Los autores recolectaron heces de cada roedor en el momento de la captura para obtener una instantánea de su dieta. Usando estas muestras, encontraron que los animales con dietas más diversas tenían microbiomas más diversos y los animales que se alimentabanen plantas similares también mostraron similitudes en sus comunidades microbianas.
La geografía también jugó un papel. Los autores encontraron que los individuos en el mismo sitio tenían microbiomas más similares, y estas comunidades se volvieron más diferentes a medida que se tomaron muestras de animales en lugares más distantes.
Sin embargo, la relación con el hospedador seguía siendo el factor más importante para predecir la composición microbiana de estos mamíferos salvajes. Y estos efectos solo aumentaron cuando los animales estaban en cautiverio.
Los autores llevaron animales a cautiverio para reducir su exposición a diferentes microbios de su dieta y medio ambiente. Predijeron que, si los efectos de la dieta y el sitio local determinaran principalmente la composición del microbioma, los microbiomas de las ratas de madera convergerían en cautiverio. Alternativamente, si las diferencias fueranprincipalmente debido a la genética del hospedador, las especies de rata arbórea retendrían microbiomas distintos.
"Si bien cada individuo experimentó un gran cambio, el microbioma de cada individuo estaba aún más cerca de su yo salvaje que de cualquier otra especie de rata de madera", dijo Weinstein. "No vimos microbiomas fusionándose en la misma composición; especies retenidasdistintas comunidades bacterianas. Con las diferencias de dieta y hábitat eliminadas, se ve aún más claramente hasta qué punto la relación con el hospedador influye en la estructura del microbioma ".
El equipo de investigación también descubrió que las respuestas del microbioma al cautiverio eran específicas de la especie, lo que sugiere que la historia evolutiva del huésped influye no solo en la estructura del microbioma, sino también en la estabilidad.
Otros coautores del estudio son Tess E. Stapleton, Dylan M. Klure, Robert Greenhalgh y Colin Dale de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Utah; Rodolfo Martínez-Mota de la U y el Centro de Investigaciones Tropicales dela Universidad Veracruzana; Teri J. Orr del Departamento de Biología de la Universidad Estatal de Nuevo México; y Kevin D. Kohl del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Pittsburgh.
La financiación fue proporcionada por NSF Dimensions DEB 1342615, NSF IOS 1656497; Premio al Servicio Nacional de Investigación Ruth L. Kirschstein NIH T32AI055434; Beca de Capacitación en Genética NIH 5T32GM007464-38; y una beca Smithsonian-Mpala.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Original escrito por Lisa Potter. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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