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# Biología # Microbiología

Dentro de las Ciudades Microbianas de los Insectos

Descubre cómo las bacterias intestinales apoyan la salud de los insectos y la agricultura.

Charles J. Mason, Rosalie C. Nelson, Mikinley Weaver, Tyler Simmonds, Scott Geib, Ikkei Shikano

― 7 minilectura


Tripas de Insectos: Tripas de Insectos: Perspectivas Bacterianas la salud de los insectos. Descubre el papel de las bacterias en
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Cuando se trata del pequeño mundo de los insectos, sus intestinos son como ciudades bulliciosas llenas de Bacterias. Estos pequeños organismos juegan un papel importante en mantener al insecto sano y ayudarlo a interactuar con el mundo que lo rodea. Muchos insectos tienen sus intestinos llenos de estos microbios, que ayudan a digerir la comida, desintoxicar sustancias dañinas y luchar contra las malas bacterias.

La Importancia de la Salud Intestinal de los Insectos

Imagina esto: si tu intestino tuviera un equipo de pequeños ayudantes organizando tu almuerzo, ¡eso es lo que pasa en la pancita de un insecto! Para algunos insectos, la relación con estos microbios es muy fuerte, cambiando de una línea a otra. Algunos insectos tienen una comunidad unida de bacterias específicas de las que dependen, mientras que otros tienen una mezcla más variable. Esto puede influir en cómo responden a los invasores y mantener sus sistemas funcionando sin problemas.

Cultivando Insectos: Una Búsqueda de Eficiencia

En la búsqueda de cultivar insectos de manera más eficiente para fines agrícolas o control de plagas, ciertos cambios en su entorno pueden tener efectos drásticos en sus microbios intestinales. Piensa en ello como ajustar la receta de tu plato favorito: demasiado o muy poco de algo puede cambiar por completo el sabor. En el mundo de la producción masiva de insectos, alteraciones como cambios en la dieta o hacinamiento pueden dejar a sus bacterias intestinales en desorden.

Por ejemplo, las moscas de la fruta, específicamente las moscas de la fruta mediterránea, enfrentan cambios cuando se crían en condiciones de laboratorio controladas. Esto afecta su microbioma intestinal porque las ciudades microbiales de las que dependen cambian rápidamente cuando son domesticadas de poblaciones salvajes. Un movimiento inteligente ha sido reintroducir bacterias beneficiosas de la naturaleza de vuelta a sus colonias para mejorar su ventaja competitiva.

El Panorama Cambiante de las Bacterias Intestinales

Tanto las larvas como las moscas adultas de la fruta mediterránea experimentan cambios dinámicos en sus bacterias intestinales. Los estudios muestran que la mezcla microbiana de su intestino puede cambiar según lo que coman, de dónde vengan, la etapa de desarrollo en la que estén y hasta a medida que envejecen. Los adultos recién emergidos tienen una baja cantidad de bacterias que puede aumentar a niveles saludables en un par de días.

A pesar de las diferencias entre varios individuos, generalmente hay algunos grupos comunes de microbios encontrados en los intestinos, como Klebsiella, Enterobacter y Pseudomonas. Sin embargo, el nivel de diversidad a nivel de cepa sigue siendo incierto, ya que los estudios detallados que van más allá de la identificación básica aún están alcanzando.

Investigando la Inoculación Bacteriana

Los investigadores han buscado entender cómo introducir efectivamente bacterias intestinales beneficiosas en las moscas de la fruta. Esto lleva a dos preguntas clave: ¿Cómo afecta la edad de la mosca adulta este proceso? ¿Y el tipo de dieta utilizada para la inoculación importa?

Armados con una cepa de Enterobacter de moscas salvajes, los científicos se propusieron ver cómo diferentes edades y formulaciones de dieta influyen en el éxito de la colonización en las moscas de la fruta mediterránea. La cepa fue especialmente modificada para hacer más fácil rastrear y monitorear su éxito en un nuevo entorno.

El Experimento: Preparando el Escenario

Para embarcarse en esta aventura científica, se usaron dos grupos de moscas de la fruta: uno de una colonia de laboratorio de larga data y otro de una fuente de cría masiva. Cada una de estas fuentes tenía diferentes entornos y, probablemente, diferentes composiciones microbianas. Se les proporcionaron Dietas diseñadas para ayudar a introducir y rastrear esta cepa de Enterobacter.

Para la inoculación, las moscas se dividieron en diferentes grupos de edad: adultos recién emergidos y aquellos que habían estado alimentándose durante una semana. ¡Y aquí es donde comienza la diversión! Se les proporcionaron dos tipos de dietas: una dieta líquida y una dieta de "pasta", que era más como un puré espeso.

Los Resultados: ¿Qué Siguió?

Durante la inoculación, los investigadores monitorearon qué tan bien se estableció el Enterobacter en las moscas. Los resultados mostraron que la dieta líquida fue más efectiva para ayudar a las bacterias a asentarse. Cambiar diferentes dietas fue un poco como cambiar el ambiente en una fiesta: ciertas dietas atraían mejor a las bacterias que otras.

Curiosamente, la edad de las moscas también jugó un papel. Las moscas recién emergidas fueron más acogedoras con las bacterias que las más viejas al usar la dieta de pasta. Esto podría sugerir que las moscas más jóvenes tienen menos competencia de las bacterias intestinales existentes, permitiendo que los recién llegados se instalen más cómodamente.

Manteniendo a las Bacterias

Pero la historia no termina ahí. Los investigadores querían saber cuánto tiempo permanecerían las bacterias introducidas en las moscas de la fruta. Chequearon las moscas en varios intervalos después de la inoculación inicial. ¡Resulta que la Enterobacter objetivo se encontró exitosamente en las moscas incluso después de dos semanas!

A medida que pasaban los días, la cantidad de bacterias presentes bajó un poco, pero todavía estaban por allí. Esto muestra que, aunque estos pequeños microbios útiles puedan desaparecer con el tiempo, todavía pueden hacer un hogar acogedor en sus anfitriones insectos si se les dan las condiciones adecuadas.

Explorando la Comunidad Microbiana

Los investigadores no se detuvieron solo en contar bacterias. Se sumergieron en la composición de los microbiomas intestinales usando técnicas de secuenciación avanzada. Al emplear secuenciación genética de longitud completa, pudieron identificar y rastrear cepas específicas de bacterias en las moscas de la fruta.

Los hallazgos revelaron que diferentes tipos de Enterobacter estaban presentes en las moscas, algunas de las cuales pueden desempeñar roles distintos en su salud intestinal. Esto resalta la posibilidad de que la diversidad microbiana en los intestinos de los insectos podría ser más intrincada de lo que se pensaba anteriormente.

Un Vistazo a la Investigación Futura

¿Qué significa esto para el futuro? Los hallazgos abren un mundo entero de posibilidades para entender cómo podemos manipular los microbios intestinales de las moscas de la fruta para mejorar su desempeño. Esto podría ser especialmente valioso en entornos agrícolas donde se utilizan estas moscas para manejar plagas o apoyar la polinización.

A pesar del éxito de las inoculaciones, todavía quedan muchas preguntas sin respuesta. Por ejemplo, usar una sola cepa de bacterias limita el alcance de comprensión; estudios futuros podrían explorar cómo múltiples cepas interactúan y contribuyen a la salud intestinal en las moscas de la fruta.

Implicaciones para la Agricultura

El conocimiento obtenido del estudio de los microbiomas de los insectos puede tener implicaciones prácticas. Por ejemplo, al mejorar cómo introducimos bacterias beneficiosas en insectos criados masivamente, podríamos aumentar su efectividad en estrategias de control de plagas. Esencialmente, se trata de asegurarse de que nuestros pequeños amigos estén sanos y listos para hacer su trabajo en el ecosistema.

Conclusión: Héroes Pequeños del Mundo Microbiano

En conclusión, el mundo de los microbiomas intestinales de los insectos está lleno de interacciones fascinantes y complejidades. Con sus intestinos albergando comunidades vibrantes de microbios, insectos como la mosca de la fruta mediterránea nos recuerdan que incluso los seres más pequeños pueden jugar roles monumentales en la naturaleza.

Así que, la próxima vez que veas una mosca de la fruta zumbando por ahí, recuerda que hay toda una fiesta de bacterias en su pancita, trabajando duro para mantenerla sana. ¿Quién diría que criaturas tan pequeñas podrían albergar secretos tan grandes?

Fuente original

Título: Utilizing full-length 16S rRNA sequencing to assess the impact of diet formulation and age on targeted gut microbiome colonization in laboratory and mass-reared Mediterranean fruit flies

Resumen: Insect gut microbiomes have important roles in overall host health and how hosts function in the environment. In laboratory and mass-reared insects, gut microbiomes can differ in composition and function compared to wild conspecifics. For fruit flies, like the Mediterranean fruit fly (medfly; Ceratitis capitata), these changes can influence male performance and behavior. Overall, understanding factors that influence the ability of bacteria to colonize hosts is an important for the establishment of lost or novel microbiota into mass-reared insects. The goal of this study was to evaluate how host age and diet inoculation method influenced bacterial establishment in laboratory and mass-reared medfly. We used an Enterobacter strain with antibiotic resistance and coupled it with full-length PacBio 16S rRNA sequencing to track the establishment of a specific isolates under different adult dietary conditions. We also used two longstanding reared lines of medfly in our study. Our results identified that diet had a strong interaction with age. Host medfly fed a liquid diet with the target bacteria were able to be colonized regardless of age, but those fed a slurry-based diet and separate water source were more resilient. This was consistent for both fly rearing lines used in the study. 16S rRNA sequencing corroborated the establishment of the specific strain, but also revealed some species/strain-level variation of Enterobacter sequences associated with the flies. Additionally, our study illustrates that long-read 16S rRNA sequencing may afford improved characterization of species- and strain-level distribution of Enterobacteriaceae in insects. ImportanceInsects form intimate relationships with gut microorganisms that can help facilitate several important roles. The goals of our study were to evaluate factors that influence microbial establishment in lines of the Mediterranean fruit fly (medfly), an important pest species throughout the world. Mass-reared insects for sterile insect technique often possess gut microbiomes that substantially differ from wild flies, which can impact their performance in pest control contexts. Here, we show that liquid-based formulations can be utilized to manipulate the gut microbiota of mass-reared medfly. Furthermore, using near full-length 16S rRNA metabarcoding sequencing, we uncovered strain-level diversity of that was not immediately obvious using other approaches. This is a notable finding, as it suggests that full-length 16S rRNA approaches can have marked improvements for some taxa compared to fewer hypervariable regions at approximately the same cost. Our results provide new avenues for exploring and interrogating medfly-microbiome interactions.

Autores: Charles J. Mason, Rosalie C. Nelson, Mikinley Weaver, Tyler Simmonds, Scott Geib, Ikkei Shikano

Última actualización: Dec 27, 2024

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.27.630527

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.27.630527.full.pdf

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