O Papel Essencial dos Insetos e Seus Microrganismos
Explorando a relação entre insetos, seus hábitos alimentares e micróbios.
Kristen A. Panfilio, W. Larner, N. Tholke da Silva Grego
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Índice
- Estudando os Hábitos Alimentares dos Insetos
- Mudanças Genéticas Relacionadas à Alimentação
- O Papel dos Micróbios na Nutrição dos Insetos
- Foco nos Insetos Herbívoros: Hemiptera
- Estudo do Percevejo do Algodoeiro
- Analisando o Microbioma do Percevejo do Algodoeiro
- Métodos de Coleta e Análise
- Descobertas sobre Diversidade Microbiana
- Gêneros Microbianos Chave no Percevejo do Algodoeiro
- Diferenças nos Perfis Microbianos Entre os Sexos
- Influências Ambientais nas Comunidades Microbianas
- Implicações para a Saúde e Evolução dos Insetos
- Conclusão
- Fonte original
Os Insetos desempenham um papel vital no nosso meio ambiente. Eles são partes essenciais das teias alimentares, contribuindo pra manter o equilíbrio dos ecossistemas ao redor do mundo. Mas, muitas populações de insetos estão mudando por causa de fatores como as mudanças climáticas e atividades humanas. Isso levanta questões sobre como a biodiversidade funciona e como essas mudanças afetam os insetos.
Estudando os Hábitos Alimentares dos Insetos
Uma forma de explorar essas questões é estudando como os insetos se alimentam. Analisando os genes deles, os pesquisadores conseguem descobrir como diferentes espécies se adaptam a usar várias fontes de alimento. Com mais de 250 genomas de insetos sequenciados, os cientistas podem comparar esses genomas pra entender como os insetos evoluem em relação à alimentação.
Mudanças Genéticas Relacionadas à Alimentação
Ao comparar os genomas dos insetos, os pesquisadores conseguem ver mudanças em proteínas que ajudam os insetos a perceberem o ambiente. Essas mudanças podem indicar como os insetos se adaptam a diferentes dietas e como lidam com as toxinas encontradas nas plantas. Por exemplo, algumas espécies de insetos podem ter genes diferentes que os permitem comer certas plantas ou se defender das toxinas que essas plantas produzem.
O Papel dos Micróbios na Nutrição dos Insetos
Além dos próprios genes dos insetos, os pesquisadores também estudam os micróbios que vivem dentro ou sobre eles. Esses micróbios podem ajudar na digestão ou fornecer nutrientes. Por exemplo, algumas Bactérias ajudam os insetos a quebrar materiais complexos das plantas ou desintoxicar substâncias nocivas. Se os insetos perderem esses micróbios benéficos, podem enfrentar problemas como crescimento lento ou saúde reduzida.
Foco nos Insetos Herbívoros: Hemiptera
Um grupo de insetos que se alimentam de plantas é conhecido como Hemiptera. Esse grupo inclui várias espécies diferentes, como pulgões e percevejos verdadeiros. Alguns desses insetos evoluíram pra se alimentar de uma ampla gama de plantas, enquanto outros se especializaram em plantas específicas. Entender como eles conseguem se alimentar dessas plantas pode nos contar muito sobre a evolução deles.
Estudo do Percevejo do Algodoeiro
Os pesquisadores colocaram o foco em um tipo específico de inseto herbívoro, o percevejo do algodoeiro. Esse percevejo tem sido usado em estudos há muito tempo por causa dos seus hábitos alimentares únicos e biologia. Ao olhar pro percevejo do algodoeiro, os cientistas podem aprender sobre as exigências alimentares dele e os micróbios que ajudam ele a sobreviver.
Microbioma do Percevejo do Algodoeiro
Analisando oPra entender melhor o percevejo do algodoeiro, os pesquisadores se concentraram no microbioma dele, que é a coleção de micróbios que vivem dentro e sobre ele. Eles analisaram diferentes estágios da vida do percevejo - desde ovos até adultos - pra ver como o microbioma muda. O objetivo era descobrir como esses micróbios são passados da mãe para a prole e como ajudam o percevejo a sobreviver.
Métodos de Coleta e Análise
Os pesquisadores criaram os percevejos do algodoeiro em um ambiente controlado de laboratório pra manter tudo uniforme. Eles coletaram amostras de vários estágios da vida, incluindo ovos jovens e velhos, ninfas e adultos. A esterilização da superfície também foi realizada pra identificar micróbios internos dos ovos. Eles analisaram o microbioma através do sequenciamento de DNA pra identificar os diferentes tipos de bactérias presentes.
Descobertas sobre Diversidade Microbiana
Os resultados mostraram que os ovos jovens tinham a maior diversidade microbiana, enquanto os adultos tinham a menor. Isso sugere que, à medida que o percevejo do algodoeiro envelhece, ele perde alguns dos micróbios diversos que ajudam na digestão de alimentos ou o protegem de patógenos. Algumas bactérias foram encontradas consistentemente em todos os estágios da vida, indicando que podem ser essenciais para a sobrevivência do percevejo.
Gêneros Microbianos Chave no Percevejo do Algodoeiro
Entre as várias bactérias detectadas, os pesquisadores encontraram gêneros centrais que estavam presentes em todos os estágios da vida. Esses incluíam bactérias conhecidas pelo seu papel na digestão e desintoxicação. Contudo, certos gêneros também eram mais prevalentes em estágios específicos da vida, indicando que diferentes micróbios desempenham diferentes papéis dependendo da fase de crescimento do percevejo.
Diferenças nos Perfis Microbianos Entre os Sexos
O estudo também descobriu que os percevejos machos e fêmeas tinham perfis microbianos diferentes. Certas bactérias eram mais abundantes em um sexo em comparação ao outro, o que pode sugerir que o microbioma pode desempenhar um papel na reprodução ou na saúde geral. Essas diferenças destacam como as interações entre os insetos e seus parceiros microbianos podem ser diversas.
Influências Ambientais nas Comunidades Microbianas
Os pesquisadores também consideraram fatores externos que podem influenciar o microbioma do percevejo do algodoeiro. Por exemplo, a dieta do percevejo pode afetar quais micróbios vivem no intestino dele. Eles descobriram que materiais específicos de plantas contribuíam pra composição microbiana dos percevejos, particularmente nos ovos e ninfas jovens.
Implicações para a Saúde e Evolução dos Insetos
As descobertas desse estudo sugerem que o microbioma é crucial para a saúde de insetos como o percevejo do algodoeiro. Entender como esses micróbios mudam ao longo do ciclo de vida do percevejo pode levar a insights sobre como eles se adaptam a diferentes ambientes. Isso também pode ajudar a entender como as mudanças climáticas e a perda de habitat impactam as populações de insetos.
Conclusão
Os insetos são componentes intricados dos ecossistemas, e entender sua biologia é crucial para esforços de conservação. O estudo do percevejo do algodoeiro e seu microbioma revela como os hábitos alimentares influenciam a evolução e sobrevivência dos insetos. À medida que os pesquisadores continuam a explorar essas relações, podem descobrir mais sobre o papel dos insetos no nosso mundo e como podemos protegê-los.
Título: Intraspecific microbiome dynamics across the life cycle of the milkweed bug Oncopeltus fasciatus
Resumo: The microbiome is an important part of the complete nutritional and genomic profile of insects. The species-rich insect order Hemiptera (aphids, cicadas, true bugs) is highly diverse for mode of microbiome acquisition, with the conundrum that species in the seed-feeding subfamily Lygaeinae have lost obvious anatomy for housing bacteria, either in bacteriocytes or midgut crypts. Here we characterize the microbiome of the milkweed bug Oncopeltus fasciatus as a tractable lygaeinid, using 16S rRNA sequencing. We assess how bacterial taxa vary between the sexes and across life history stages in a controlled environment, focusing on maternal-to-embryo transmission and distinguishing egg-stage constituents that are superficial or internal (transovarially transmitted). Among a core microbiome of 28 genera, the egg stage shows the greatest diversity, with a particular expansion of the family Comamonadaceae. We also analyze inter-individual variability in nymphs and adults and validate structured, stage-specific detection of seed material. Comparative analysis identifies Rhizobium as a notable microbiome constituent in seed-feeding Hemiptera, which we had previously shown to lack nitrogen metabolism components in the genome. Overall, we provide a nuanced assessment of bacterial abundance dynamics between individuals and across the life cycle and discuss the implications for acquisition and potential relevance as nutritional endosymbionts. This will underpin comparative investigations in seed-feeding bugs and future work in O. fasciatus on tissue-specific and diet-specific microbiome profiles, including in natural populations.
Autores: Kristen A. Panfilio, W. Larner, N. Tholke da Silva Grego
Última atualização: 2024-10-28 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.28.620616
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.28.620616.full.pdf
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