O Papel das Bactérias na Saúde dos Peixes
Estudo analisa como as bactérias do intestino dos peixes se adaptam a ambientes poluídos.
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Os peixes e suas bactérias minúsculas costumam trabalhar juntos de maneiras que podem afetar como os peixes vivem e crescem. Essa relação tá ficando mais importante pra estudar, especialmente com as mudanças nos ambientes por causa das atividades humanas. A combinação do peixe e suas bactérias é chamada de “holobionte,” e talvez seja melhor pensar nisso como uma unidade única em vez de partes separadas.
Papel das Comunidades Microbianas nos Peixes
As comunidades microbianas, ou grupos de organismos pequenos como bactérias, têm um papel importante na biologia dos peixes. Essas comunidades podem impactar como os peixes crescem, se desenvolvem e se comportam. Isso significa que mudanças na comunidade bacteriana podem também mudar como os peixes se adaptam aos seus ambientes.
Os peixes são bons modelos pra estudar essas interações, porque vivem em água cheia de micróbios. Seus intestinos abrigam muitos tipos de bactérias que podem ajudar na digestão do alimento, regular o sistema imunológico e até influenciar como os nervos e o cérebro dos peixes se desenvolvem.
Com a Poluição e outras mudanças ambientais, a composição dessas comunidades microbianas pode mudar rapidamente. Estudos recentes mostraram que fatores como a época do ano, o que os peixes comem e a quantidade de peixes em uma área podem afetar os tipos de bactérias encontradas nos intestinos dos peixes. Os cientistas querem descobrir se as mudanças na comunidade microbiana são principalmente por causa do ambiente ou do próprio peixe.
Um Peixe Especial: O Mummichog
O mummichog, um peixinho encontrado em áreas costeiras, é um exemplo importante pra estudar essas interações. Esse peixe é único porque tem muita Diversidade genética, o que ajuda ele a sobreviver em diferentes ambientes, como águas poluídas ou áreas com diferentes níveis de sal. Como os mummichogs estão em várias condições, eles são ideais pra estudar como os ambientes e a genética afetam as bactérias que vivem em seus intestinos.
Poluição e Seus Efeitos
Apesar do que sabemos, ainda tem muita coisa que a gente não entende sobre como os mummichogs se adaptam a ambientes poluídos, especialmente quando se trata de suas Bactérias intestinais. Muitos cursos d'água, especialmente na costa atlântica dos Estados Unidos, estão poluídos com substâncias nocivas, como produtos químicos de fábricas. Os mummichogs que vivem nessas áreas poluídas mostraram que conseguem se adaptar a altos níveis dessas toxinas.
Pesquisas indicam que a forma como os mummichogs toleram essas substâncias nocivas está ligada a mudanças na sua composição genética. Notavelmente, os poluentes também podem mudar as bactérias nos intestinos dos peixes, seja reduzindo o número de certas bactérias ou mudando como o corpo do peixe funciona.
Estudando Mummichogs
Em um estudo recente, os pesquisadores compararam as bactérias em mummichogs vivendo em dois ambientes diferentes: o Scorton Creek, que é menos poluído, e o New Bedford Harbor, que é super poluído. Os peixes do New Bedford Harbor se adaptaram aos altos níveis de poluição em seu habitat. Os pesquisadores queriam descobrir como esses diferentes ambientes influenciavam os tipos de bactérias vivendo nos peixes.
Eles coletaram mummichogs adultos de ambos os locais e também estudaram peixes que foram criados em um ambiente laboratorial controlado. O objetivo era ver se as diferenças nas bactérias observadas nos peixes selvagens se mantinham mesmo quando esses peixes eram criados em condições semelhantes.
Descobertas Chave
O estudo encontrou diferenças significativas nas bactérias vivendo nos intestinos dos mummichogs dos dois locais. Peixes selvagens do porto poluído tiveram uma diversidade maior de bactérias comparado aos do riacho mais limpo. Isso sugere que a exposição à poluição pode levar a mais mudanças no microbioma intestinal em comparação com peixes em ambientes mais saudáveis.
Além disso, as bactérias nos intestinos dos peixes criados no laboratório eram diferentes das dos peixes selvagens, mostrando como a cativeiro afeta as comunidades microbianas. Mesmo que os mummichogs das duas populações tenham sido criados em condições de laboratório semelhantes, os peixes selvagens tinham bactérias distintas com base nos seus habitats originais.
Diversidade nas Populações de Peixes
Os pesquisadores mediram a diversidade de bactérias nos intestinos dos peixes usando vários métodos. Eles descobriram que mummichogs selvagens da área poluída tinham um número muito maior de diferentes tipos de bactérias comparado aos do riacho limpo. Curiosamente, mesmo que os peixes criados em laboratório estivessem todos nas mesmas condições, eles ainda mostraram diferenças nas bactérias intestinais com base em suas populações originais.
Um resultado surpreendente foi que a composição das bactérias intestinais dos peixes da área poluída sugeria “disbiose,” um estado onde o equilíbrio de boas e más bactérias tá desregulado, o que pode indicar estresse ou problemas de saúde. Por outro lado, os peixes do riacho mais limpo mostraram uma composição de bactérias mais estável.
Impactos do Ambiente
As descobertas revelam que fatores ambientais têm um papel significativo em moldar o microbioma intestinal dos mummichogs. Peixes em águas poluídas podem experimentar estresse que altera suas bactérias intestinais. Essas mudanças podem afetar a saúde deles e a capacidade de lidar com seu ambiente.
Os pesquisadores também analisaram como a estrutura das redes bacterianas no intestino pode diferir com base na origem do peixe. Os mummichogs do New Bedford Harbor tinham uma comunidade de bactérias mais complexa e interconectada, enquanto as bactérias nos outros peixes estavam organizadas em grupos menores e menos conectados.
Importância das Interações Microbianas
O estudo destacou a necessidade de entender como diferentes bactérias trabalham juntas no intestino. As interações entre os micróbios são cruciais pra saúde geral dos peixes. Um microbioma intestinal instável pode levar a problemas de digestão, imunidade e bem-estar geral.
Analisando as bactérias e como elas interagem, os pesquisadores podem aprender mais sobre a saúde dos peixes em ambientes poluídos. Isso representa uma área significativa pra mais pesquisas, especialmente em relação a como as mudanças ambientais impactam a saúde da vida aquática.
Direções Futuras
Enquanto essa pesquisa fornece insights valiosos, também levanta mais perguntas. O estudo examinou apenas duas populações de mummichogs, então é importante expandir a investigação para outras espécies e ambientes. Pesquisas futuras poderiam envolver abordagens experimentais pra entender melhor as interações entre hospedeiros e micróbios e os efeitos de vários poluentes nos microbiomas intestinais dos peixes.
Entender como os peixes se adaptam a ambientes em mudança também vai exigir um olhar mais aprofundado sobre a genética envolvida e como ela influencia as bactérias intestinais. Essa pesquisa poderia levar a melhores estratégias de conservação para espécies de peixes afetadas pela poluição e mudanças climáticas.
Conclusão
O estudo dos mummichogs e suas bactérias intestinais mostra as relações complexas entre os peixes e suas condições ambientais. À medida que a poluição continua desafiando os ecossistemas aquáticos, entender essas relações se torna ainda mais crítico. Estudando como os peixes e suas bactérias coexistem, os pesquisadores podem obter uma compreensão mais profunda da saúde dos nossos ambientes aquáticos e dos organismos que os habitam.
À medida que avançamos nosso conhecimento sobre comunidades microbianas, podemos proteger melhor nossos sistemas hídricos e a vida diversa que eles suportam. Peixes como os mummichogs são indicadores cruciais da saúde ambiental e podem guiar nossos esforços de conservação para as futuras gerações.
Título: Environmental and Population influences on Mummichog (Fundulus heteroclitus) Gut Microbiomes
Resumo: The mummichog, Fundulus heteroclitus, an abundant estuarine fish broadly distributed along the eastern coast of North America, has repeatedly evolved tolerance to otherwise lethal levels of aromatic hydrocarbon exposure. This tolerance is linked to reduced activation of the aryl hydrocarbon receptor (AHR) signaling pathway. In other animals, the AHR has been shown to influence the gastrointestinal-associated microbial community, or gut microbiome, particularly when activated by the model toxic pollutant 3,3,4,4,5-pentachlorobiphenyl (PCB-126) and other dioxin-like compounds. In order to understand host population and PCB-126 exposure effects on mummichog gut microbiota, we sampled two populations of wild fish, one from a PCB-contaminated environment (New Bedford Harbor, MA) and the other from a non-polluted location (Scorton Creek, MA), as well as laboratory-reared F2 generation fish originating from each of these populations. We examined the bacteria and archaea associated with the gut of these fish using amplicon sequencing of small subunit ribosomal RNA genes. Fish living in the PCB-polluted site had high microbial alpha and beta diversity and an altered microbial network structure compared to fish from the non-polluted site. These differences between wild fish were not present in laboratory-reared F2 fish that originated from the same populations. Microbial compositional differences existed between the wild and lab-reared fish, with the wild fish dominated by Vibrionaceae and the lab-reared fish by Enterococceae. These results suggest that mummichog habitat and/or environmental conditions has a stronger influence on the mummichog gut microbiome compared to population or hereditary-based influences. Mummichog are important eco-evolutionary model organisms; this work reveals their importance for exploring host-environmental-microbiome dynamics.
Autores: Lei Ma, M. E. Hahn, S. I. Karchner, D. Nacci, B. W. Clark, A. Apprill
Última atualização: 2024-01-27 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.26.577513
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.26.577513.full.pdf
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