Il Microbiota Intestinale delle Api: Una Rete Complessa di Relazioni

Gli animali hanno comunità speciali di microbi che vivono nei loro intestini. Questi microbi possono influenzare la salute dell'animale e quanto sia probabile che si ammali. Di solito, queste comunità sono specifiche per ogni Specie ospite, il che significa che i microbi intestinali di individui diversi della stessa specie sono più simili rispetto a quelli di specie diverse. Inoltre, in alcuni gruppi di animali, le specie strettamente correlate tendono ad avere microbi intestinali simili. Questo modello si verifica perché alcuni microbi si trovano solo in specifiche specie ospiti. Fattori come il movimento limitato e la selezione dell'ospite giocano un ruolo nella distribuzione di questi microbi nell'intestino di un animale.

Alcuni Batteri nell'intestino degli animali mostrano una stretta relazione evolutiva con i loro ospiti, il che significa che sono evoluti insieme. Tuttavia, solo un numero ridotto dei batteri studiati mostra questa relazione ravvicinata. Ci sono anche batteri generalisti che possono vivere in diversi tipi di ospiti. Questo dimostra che i diversi batteri intestinali non evolvono nello stesso modo tra le varie specie animali. Studi recenti hanno evidenziato che il livello di specificità dell'ospite può variare tra le linee batteriche nell'intestino, suggerendo che comprendere questa specificità richiede di guardare oltre le caratteristiche dei batteri stessi.

Nonostante ciò che sappiamo, ci sono ancora alcune sfide per comprendere completamente come evolvono le comunità microbiche intestinali tra diversi ospiti animali. Alcuni studi precedenti si sono concentrati su sistemi diversi, rendendo difficile capire se i cambiamenti nella microbiota derivano da nuovi batteri che entrano o da cambiamenti in quelli già esistenti. Le differenze nell'ambiente e nella biologia delle diverse popolazioni ospiti possono complicare la nostra comprensione di come queste comunità microbiche cambiano nel tempo. Inoltre, molti studi si sono basati su un particolare tipo di analisi genetica, che non fornisce informazioni dettagliate sui batteri strettamente correlati.

Per affrontare queste lacune, è importante studiare i microbi intestinali di animali strettamente correlati che vivono in ambienti simili. Le api da miele forniscono un ottimo modello per tali studi perché hanno microbiomi intestinali semplici ma specializzati condivisi tra specie correlate. I principali batteri intestinali nelle api da miele includono Lactobacillus, Bombilactobacillus e Bifidobacterium. Questi batteri provengono generalmente da un antenato comune delle api sociali e si sono adattati a diverse specie di api da miele.

Quest'articolo esplorerà come la microbiota intestinale varia tra le diverse specie di api da miele, indagando sia la composizione genetica di queste comunità microbiche che gli effetti della loro diversità.

#Panoramica dello Studio

In questo studio, abbiamo sequenziato i genomi dall'intestino di 200 api operaie individuali provenienti da cinque diverse specie di api da miele trovate in Malesia e India. Questo lavoro mirava a costruire una collezione più ampia di genomi batterici provenienti da questi importanti impollinatori e a migliorare la nostra comprensione di come diverse specie di api da miele ospitino batteri intestinali diversi.

Le specie di api da miele che abbiamo studiato includono A. florea, A. andreniformis, A. dorsata, A. mellifera e A. cerana. Analizzando il DNA dai loro intestini, siamo stati in grado di raccogliere una vasta gamma di informazioni sulle diverse specie batteriche presenti.

#Differenze nei Microbi Intestinali tra le Specie di Api da Miele

La nostra analisi ha rivelato un totale di 1.959 sequenze geniche ad alta e media qualità provenienti dai batteri intestinali. Queste sequenze rappresentavano diverse specie batteriche nelle cinque specie di api da miele studiate. Abbiamo raggruppato questi batteri in 150 specie basate sulla somiglianza genetica.

Alcuni risultati hanno mostrato che certi generi batterici erano presenti in tutte e cinque le specie, mentre altri si trovavano solo in specie specifiche. Ad esempio, Lactobacillus e Bifidobacterium erano presenti in modo costante, mentre altri generi apparivano solo in alcune specie. La specie A. dorsata aveva un gruppo di batteri intestinali notevolmente più vario rispetto alle altre specie.

La distribuzione delle specie batteriche variava tra i tipi di api da miele. A. dorsata era l'ospite della più ricca varietà di microbi intestinali, mentre le specie di api da miele nani tendevano ad avere meno varietà. Curiosamente, il numero totale di specie batteriche tendeva ad essere maggiore negli intestini di A. mellifera e A. dorsata, indicando che queste specie potrebbero fornire un ambiente più accogliente per batteri diversi.

#Comunità Microbiche Specifiche dell'Ospite

La microbiota intestinale delle api da miele mostrava chiari segni di essere specifica per ogni specie ospite. Abbiamo valutato la distribuzione di diverse specie batteriche tra le varie specie di api da miele. Questo ha mostrato che, mentre alcuni batteri erano condivisi, molti altri erano unici per ospiti specifici.

Ad esempio, anche specie strettamente correlate come A. florea e A. andreniformis avevano microbiota intestinale per lo più indistinguibili. Questo indica che la specificità dell'ospite non è assoluta e può cambiare tra specie strettamente correlate.

Per comprendere quanto fosse specifica ciascuna specie batterica rispetto al proprio ospite, abbiamo calcolato un punteggio di specificità dell'ospite per ciascuna specie. Questa analisi ha mostrato che la specificità dei singoli batteri variava ampiamente. Alcuni generi contenevano molte specie generaliste che potevano essere trovate tra più ospiti, mentre altri erano composti da batteri più specializzati.

Nonostante alcuni batteri siano condivisi tra diverse specie di api da miele, mostrano comunque variazioni a livello di ceppo, il che significa che ceppi diversi della stessa specie potrebbero trovarsi in ospiti diversi. Questo indica che sono necessari ulteriori studi per esplorare l'estensione dei ceppi batterici condivisi tra queste specie.

#Evoluzione della Microbiota Intestinale

La relazione tra i batteri intestinali e i loro ospiti api da miele è influenzata da processi evolutivi. Diverse specie di api da miele hanno probabilmente acquisito e perso batteri simbiotici nel corso della loro storia evolutiva. Questo suggerisce che la composizione della microbiota intestinale può cambiare nel tempo man mano che le api cambiano ospiti o mentre i batteri si stabiliscono o scompaiono.

I nostri risultati hanno indicato che la codiversificazione-dove batteri intestinali e i loro ospiti evolvono insieme-non era presente nel nostro studio sulle api da miele. Questo è stato inaspettato poiché la codiversificazione si osserva spesso in altri tipi di microbiomi associati agli ospiti. Invece, abbiamo visto che l'evoluzione dei batteri intestinali nelle api da miele è stata probabilmente influenzata di più dai cambiamenti nelle specie ospiti e da fattori ambientali piuttosto che dalla co-evoluzione.

La natura dinamica delle comunità microbiche nelle api da miele suggerisce che anche le relazioni consolidate tra ospiti e batteri intestinali possono essere alterate. Questo potrebbe essere dovuto a vari fattori, tra cui l'opportunità per i batteri di passare da un ospite a un altro o differenze in come i batteri intestinali interagiscono con i loro ospiti, tutti fattori che possono influenzare la salute e la funzione complessiva delle api.

#Potenziale Funzionale della Microbiota Intestinale

Abbiamo anche esplorato se la composizione specifica della microbiota intestinale si traducesse in diverse capacità funzionali dei batteri residenti negli intestini delle api da miele. Analizzando i geni presenti nei batteri intestinali, siamo stati in grado di collegare la presenza di alcuni batteri ai loro potenziali ruoli nella degradazione di materiali vegetali e altre funzioni.

L'analisi ha rivelato che il potenziale funzionale dei batteri intestinali variava tra le specie di api da miele. Alcune specie di api, come A. dorsata, mostravano una varietà più ricca di geni legati alla degradazione di zuccheri vegetali complessi rispetto ad altre specie. Questo risultato indica che i batteri intestinali non sono solo importanti per la salute delle api, ma svolgono anche un ruolo cruciale nella digestione del loro cibo.

Sono state notate anche differenze in alcune famiglie di enzimi responsabili della digestione dei componenti presenti nel polline. Mentre tutte e cinque le specie di api da miele condividevano alcune capacità enzimatiche, A. dorsata aveva una gamma più diversificata di geni enzimatici legati alla degradazione della pectina, uno zucchero presente in molte piante. Questo suggerisce che A. dorsata potrebbe aver adattato la sua microbiota intestinale per meglio digerire fonti alimentari specifiche.

#Conclusione

In sintesi, questo studio getta luce sulle relazioni diverse e complesse tra le api da miele e i loro microbi intestinali. Sequenziando i genomi dei batteri intestinali provenienti da più specie di api da miele, abbiamo appreso che le comunità microbiche sono spesso specifiche per l'ospite ma possono anche condividere alcuni elementi generalisti. La storia evolutiva di questi microbi intestinali è plasmata dalle interazioni con i loro ospiti e da fattori ambientali, portando a capacità funzionali uniche tra le diverse specie di api da miele.

Mentre le api da miele continuano a fronteggiare pressioni dovute ai cambiamenti ambientali, comprendere le funzioni e le relazioni di queste comunità microbiche potrebbe aiutare a sviluppare strategie per mantenere la loro salute e sostenere il loro ruolo essenziale negli ecosistemi come impollinatori. Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare come queste relazioni evolvono e si adattano nel tempo, soprattutto nel contesto di cambiamenti ambientali e perdita di biodiversità.