Il Mondo Nascosto dei Fungi Aspergillus
Esplorando i ruoli e gli impatti dei funghi Aspergillus a livello globale.
Olivia L. Riedling, Kyle T. David, Antonis Rokas
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Indice
- Un Gruppo Diversificato di Funghi
- Distribuzione e Habitat
- Obiettivo della Ricerca
- Aree di Ricchezza di specie
- Biomi e Classi Climatiche
- Influenze Ambientali sulla Ricchezza di Specie
- Variabilità negli Intervalli di Specie
- Intervalli Sovrapposti tra le Specie
- Fattori Ambientali
- Risposte ai Cambiamenti Climatici
- Patogeni Maggiori e Minori
- Implicazioni per la Ricerca Futura
- Conclusione
- Fonte originale
L'Aspergillus è un grande gruppo di funghi che puoi trovare quasi ovunque sulla Terra. Sono un tipo di funghi filamentosi, il che significa che hanno strutture lunghe e simili a fili. Questo gruppo include circa 450 specie diverse. Li puoi trovare in posti come il suolo, l'aria e anche nell'acqua. Alcuni amano il freddo nell'Artico, mentre altri vivono sulle piante o addirittura dentro gli animali.
Questi funghi giocano molti ruoli importanti nelle nostre vite. Alcune specie di Aspergillus sono usate in medicina per produrre farmaci che abbassano il colesterolo, mentre altre vengono usate nella produzione alimentare per fermentare prodotti come la salsa di soia. Vengono persino utilizzati nell'industria cosmetica! Tuttavia, non tutte le specie di Aspergillus sono amichevoli. Alcuni possono rovinare il cibo, causare malattie nelle piante e persino portare a problemi di salute negli esseri umani e negli animali.
Un Gruppo Diversificato di Funghi
Il gruppo Aspergillus è noto per la sua ampia varietà di stili di vita. Alcune specie di Aspergillus si nutrono di materia organica morta, mentre altre vivono dentro piante sane. Alcune possono persino causare malattie in piante, animali e umani. Ad esempio, l'Aspergillus niger e l'Aspergillus flavus si trovano spesso in prodotti agricoli rovinati come noci e frutti. Alcuni di questi funghi producono sostanze nocive conosciute come Micotossine, che possono essere molto dannose per la salute.
Le specie di Aspergillus possono causare malattie negli esseri umani, conosciute come aspergillosi. Questa infezione può manifestarsi in molte parti del corpo, come i polmoni e la pelle. Ogni anno, colpisce oltre un milione di persone in tutto il mondo. Una delle forme più pericolose di questa infezione è chiamata aspergillosi invasiva, che è causata principalmente dall'Aspergillus fumigatus e da pochi altri.
Distribuzione e Habitat
Le specie di Aspergillus si trovano in molti ambienti diversi, il che le rende abbastanza adattabili. La ricerca ha dimostrato che ci sono schemi legati al clima che influenzano la loro distribuzione. Ad esempio, alcuni studi hanno esaminato come temperatura e pioggia giochino un ruolo nel dove questi funghi prosperano. Tuttavia, i modelli globali di dove si trovano le specie di Aspergillus non sono ancora completamente compresi.
Sono stati creati diversi database per raccogliere informazioni sui vari funghi, incluso l'Aspergillus. Questi database aiutano gli scienziati a studiare dove si trovano questi funghi e come si relazionano ai fattori ambientali. Utilizzando algoritmi predittivi, i ricercatori possono stimare dove potrebbero trovarsi diverse specie di Aspergillus basandosi sui dati climatici.
Obiettivo della Ricerca
L'obiettivo delle recenti ricerche era analizzare la distribuzione geografica e la diversità delle specie di Aspergillus che sono importanti per la medicina e la biotecnologia. Studiando 30.542 registrazioni di dove sono state trovate 176 specie, i ricercatori miravano a comprendere meglio come queste specie siano disperse in diversi ambienti.
Inoltre, hanno combinato questi dati con modelli climatici futuri per vedere come i cambiamenti climatici potrebbero influenzare la distribuzione delle specie di Aspergillus. I loro risultati puntano a evidenziare quali fattori influenzano dove possono vivere le specie di Aspergillus e come potrebbero rispondere ai cambiamenti climatici.
Ricchezza di specie
Aree diQuando si sono concentrati su dove le specie di Aspergillus sono più abbondanti, i ricercatori hanno scoperto che le aree più ricche sono spesso foreste calde, umide e temperate. Hanno mappato i dati raccolti da diverse località, rivelando che i punti caldi di alta ricchezza si trovano in posti come l'Europa sudorientale e l'Asia sudorientale.
È interessante notare che le aree con molte specie si trovavano tipicamente in regioni conosciute per la loro biodiversità e temperature stabili. Altre regioni, come alcune parti degli Stati Uniti e dell'Australia, mostravano una ricchezza moderata di specie, il che potrebbe essere dovuto a cambiamenti climatici stagionali più significativi.
Per verificare possibili bias nei campionamenti, i ricercatori hanno confrontato il numero di campioni raccolti da ciascuna area con la ricchezza di specie prevista. Alcune aree erano previste avere un'alta ricchezza di specie, anche con relativamente pochi campioni raccolti. Suggerisce che i ricercatori potrebbero aver trascurato alcune aree ricche di specie.
Biomi e Classi Climatiche
Le specie di Aspergillus si diffondono in 15 diversi biomi, con le foreste mediterranee che sono le più ricche in termini di specie. Questo Bioma include regioni come la California e il sud dell'Africa, caratterizzate da estati calde e secche e inverni freschi e umidi.
La ricerca ha anche esaminato la ricchezza media di specie in diverse classi climatiche. Sorprendentemente, lo studio ha trovato che la ricchezza di specie era più alta nelle aree temperate. Questo risultato è contrario al modello abituale visto in molte piante e animali, che tipicamente prosperano in regioni tropicali.
Influenze Ambientali sulla Ricchezza di Specie
Per capire meglio cosa influenza l'abbondanza di Aspergillus, i ricercatori hanno esaminato diversi fattori ecologici. L'analisi ha indicato che certe zone ambientali, tipi di suolo e vegetazione sono contributori significativi a una maggiore ricchezza di specie.
Hanno anche notato che le attività umane impattano questi funghi. Le aree con una maggiore influenza umana potrebbero offrire nuove opportunità per l'Aspergillus di prosperare, sia in modo positivo che negativo. La ricerca suggerisce che sia i cambiamenti naturali che quelli indotti dall'uomo modellano dove questi funghi possono vivere.
Variabilità negli Intervalli di Specie
I ricercatori hanno scoperto che c'è molta variabilità negli intervalli delle diverse specie di Aspergillus. In media, ogni specie occupa circa il 2% delle regioni globali, con alcune che hanno intervalli più ampi mentre altre si attengono a ambienti specifici.
Ad esempio, l'Aspergillus sigurros e l'Aspergillus flocculosus avevano gli intervalli previsti più grandi, mentre specie come l'Aspergillus lucknowensis rimanevano in aree più piccole e localizzate.
Questa variabilità solleva la questione se il numero di registrazioni di occorrenza nei dati di addestramento sia correlato alle dimensioni degli intervalli delle specie. L'analisi ha mostrato una debole correlazione negativa, il che significa che le specie con meno registrazioni potrebbero avere potenzialmente intervalli più grandi, ma questo effetto è minore rispetto ai fattori ecologici.
Intervalli Sovrapposti tra le Specie
Dato che molte specie di Aspergillus condividono habitat, i ricercatori volevano scoprire quanto si sovrappongano i loro intervalli. Calcolando l'Indice di Jaccard, una misura di similarità, hanno visto quanto spesso le specie vivessero nelle stesse aree.
La maggior parte delle specie mostrava una limitata sovrapposizione, con poche coppie che avevano intervalli significativamente condivisi. Questa bassa sovrapposizione potrebbe essere dovuta alla competizione per le risorse, portando a meno specie che esistono negli stessi posti.
Fattori Ambientali
Lo studio ha anche indagato i fattori ambientali che guidano le distribuzioni di Aspergillus. Alcune delle variabili più importanti includevano le classificazioni climatiche, le zone ecofloristiche e l'impatto umano. Questi risultati suggeriscono che le variazioni nel clima, nella vegetazione e nel suolo giocano un ruolo cruciale nel determinare dove le specie di Aspergillus possono prosperare.
Risposte ai Cambiamenti Climatici
Con il cambiamento climatico che incombe su di noi, i ricercatori hanno cercato di prevedere come le specie di Aspergillus potrebbero rispondere. Affinando i loro modelli, miravano a vedere come temperature e condizioni in cambiamento influenzano la distribuzione di questi funghi nel tempo.
Sorprendentemente, molte specie sono previste per subire un declino nei loro intervalli attraverso vari scenari climatici, con alcune che mostrano potenziali espansioni, sebbene queste potrebbero essere marginali. Questa variabilità indica che ogni specie reagisce in modo diverso al cambiamento climatico, con alcune che si adattano meglio di altre.
Patogeni Maggiori e Minori
Esplorando l'impatto del cambiamento climatico, i ricercatori si sono concentrati su patogeni maggiori come l'Aspergillus fumigatus e l'Aspergillus flavus. I loro risultati hanno suggerito che gli intervalli di questi patogeni maggiori possono leggermente diminuire nel tempo, soprattutto in condizioni di cambiamento climatico severo.
Al contrario, diversi patogeni minori sembravano avere un declino più costante nei loro intervalli previsti. I risultati indicano che anche se alcune specie prevedono di spostare la loro distribuzione, le aree complessive che occupano possono rimanere relativamente stabili.
Implicazioni per la Ricerca Futura
Lo studio sulle distribuzioni di Aspergillus ha diverse importanti implicazioni per la ricerca futura. Con le condizioni climatiche che cambiano, comprendere come questi funghi evolvono e si adattano ai loro ambienti sarà cruciale. Questi approfondimenti possono aiutare a prevedere potenziali rischi per la salute, specialmente poiché alcuni funghi che prosperano in climi più caldi potrebbero diventare più prominenti.
L'assunzione che le specie continueranno a occupare le stesse nicchie ecologiche potrebbe non reggere se si adattano in risposta ai cambiamenti ambientali. Osservazioni in altri funghi mostrano che possono acquisire rapidamente mutazioni per crescere a temperature più alte.
Conclusione
In sintesi, le specie di Aspergillus sono un gruppo di funghi altamente diversificato e adattabile che si trovano in tutto il mondo. I loro ruoli nelle industrie e negli ecosistemi sono significativi, ma pongono anche rischi per la salute e l'agricoltura. La ricerca sulle loro distribuzioni ha rivelato schemi di biodiversità che deviano dalle aspettative tradizionali, evidenziando la necessità di ulteriori studi, soprattutto mentre il cambiamento climatico impatta il nostro mondo.
I funghi potrebbero non essere la prima cosa che ti viene in mente quando pensi alle meraviglie della natura, ma meritano altrettanta attenzione quanto gli animali e le piante più carismatici. Quindi, la prossima volta che incontri un fungo, ricorda che non è solo un bel cappello; potrebbe appartenere al mondo affascinante dell'Aspergillus!
Titolo: Global patterns of species diversity and distribution in the biomedically and biotechnologically important fungal genus Aspergillus
Estratto: Aspergillus fungi are key producers of pharmaceuticals, enzymes, and food products and exhibit diverse lifestyles, ranging from saprophytes to opportunistic pathogens. To improve understanding of Aspergillus species diversity, identify key environmental factors influencing their geographic distributions, and estimate the impact of future climate change, we trained a random forest machine learning classifier on 30,542 terrestrial occurrence records for 176 species ([~]40% of known species in the genus) and 96 environmental variables. We found that regions with high species diversity are concentrated in temperate forests, which suggests that areas with mild seasonal variation may serve as diversity hotspots. Species range estimates revealed extensive variability, both within and across taxonomic sections; while some species are cosmopolitan, others have more restricted ranges. Furthermore, range overlap between species is generally low. The top predictors of mean species richness were the index of cumulative human impact and five bioclimatic factors, such as temperature and temperate vs non-temperate ecoregions. Our future climate analyses revealed considerable variation in species range estimates in response to changing climates; some species ranges are predicted to expand (e.g., the food spoilage and mycotoxin-producing Aspergillus versicolor), and others are predicted to contract or remain stable. Notably, the predicted range of the major pathogen Aspergillus fumigatus was predicted to decrease in response to climate change, whereas the range of the major pathogen Aspergillus flavus was predicted to increase and gradually decrease. Our findings reveal how both natural and human factors influence Aspergillus species ranges and highlight their ecological diversity, including the diversity of their responses to changing climates, which is of relevance to pathogen and mycotoxin risk assessment.
Autori: Olivia L. Riedling, Kyle T. David, Antonis Rokas
Ultimo aggiornamento: 2024-12-03 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626055
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626055.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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