Microbioma marino

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Relazione animali e microbioma marino

Tutti gli animali sulla Terra formano associazioni con microrganismi, inclusi protisti, batteri, archaea, funghi e virus. Nell'oceano, le relazioni animale-microbico sono state storicamente esplorate in singoli sistemi ospite-simbionte. Tuttavia, nuove esplorazioni sulla diversità dei microrganismi marini associati a diversi ospiti di animali marini stanno spostando il campo degli studi che affrontano le interazioni tra l'ospite animale e un microbioma con più membri multipli. Il potenziale dei microbiomi di influenzare la salute, la fisiologia, il comportamento e l'ecologia degli animali marini potrebbe alterare le attuali conoscenze su come gli animali marini si adattano al cambiamento, e in particolare i crescenti cambiamenti legati al clima e indotti dall'uomo che già hanno un impatto sull'ambiente oceanico.[1]

Negli oceani è difficile trovare organismi eucarioti che non vivono in stretta relazione con un partner microbico. I microbiomi associati all'ospite influenzano anche il ciclo biogeochimico all'interno degli ecosistemi con effetti a cascata sulla biodiversità e sui processi ecosistemici.

Attualmente sono in fase di studio i microbiomi di diversi animali marini, dglia organismi più semplici, tra cui spugne e ctenofori, agli organismi più complessi come ascidie e squali.

Coralli[modifica | modifica wikitesto]

I coralli sono uno degli esempi più comuni di un ospite animale la cui simbiosi con le microalghe può trasformarsi in disbiosi ed è visibilmente rilevata come sbiancamento. I microbiomi dei coralli sono stati esaminati in una varietà di studi, che dimostrano come le variazioni nell'ambiente oceanico, in particolare la temperatura, la luce e i nutrienti inorganici, influenzino l'abbondanza e le prestazioni dei simbionti microalgali, nonché la calcificazione e la fisiologia dell'ospite.[2][3] Gli studi hanno anche suggerito che batteri, archaea e funghi residenti contribuiscono inoltre al ciclo di sostanze nutritive e organiche all'interno del corallo, con i virus che potrebbero anche svolgere un ruolo nella strutturazione della composizione di questi membri, fornendo così uno dei primi scorci di un multi-simbiosi di animali marini di dominio.[4] Il gamma-proteobacterium Endozoicomonas sta emergendo come un membro centrale del microbioma del corallo, con flessibilità nel suo stile di vita.[5][6] Dato il recente sbiancamento di massa che si verifica sulle barriere coralline,[7] i coralli continueranno probabilmente a essere un sistema utile e popolare per la ricerca sulla simbiosi e sulla disbiosi.

Spugne[modifica | modifica wikitesto]

Le spugne sono membri comuni dei diversi habitat bentonici dell'oceano e la loro abbondanza e capacità di filtrare grandi volumi di acqua di mare hanno portato alla consapevolezza che questi organismi svolgono un ruolo fondamentale nell'influenzare i processi bentonici e pelagici nell'oceano.[8] Sono uno dei più antichi lignaggi di animali e hanno un piano corporeo relativamente semplice che si associa comunemente a batteri, archaea, protisti algali, funghi e virus.[9] I microbiomi spugnosi sono composti da specialisti e generalisti e la complessità del loro microbioma sembra essere modellata dalla filogenesi dell'ospite.[10] Gli studi hanno dimostrato che il microbioma spugnoso contribuisce al ciclo dell'azoto negli oceani, in particolare attraverso l'ossidazione dell'ammoniaca da parte di archei e batteri.[11][12] Più recentemente, è stato dimostrato che i simbionti microbici delle spugne tropicali producono e immagazzinano granuli di polifosfato,[13] forse consentendo all'ospite di sopravvivere a periodi di deplezione di fosfato in ambienti marini oligotrofici.[14] I microbiomi di alcune specie di spugne sembrano cambiare nella struttura della comunità in risposta alle mutevoli condizioni ambientali, tra cui la temperatura[15] e l'acidificazione degli oceani,[16][17] così come gli impatti sinergici.[18]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Apprill, A. (2017) "Marine animal microbiomes: toward understanding host–microbiome interactions in a changing ocean". Frontiers in Marine Science, 4: 222. DOI: 10.3389/fmars.2017.00222. Material was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
  2. ^ Dubinsky, Z. and Jokiel, P.L. (1994) "Ratio of energy and nutrient fluxes regulates symbiosis between zooxanthellae and corals". Pacific Science, 48(3): 313–324.
  3. ^ Anthony, K.R., Kline, D.I., Diaz-Pulido, G., Dove, S. and Hoegh-Guldberg, O.(2008) "Ocean acidification causes bleaching and productivity loss in coral reef builders". Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(45): 17442–17446. DOI: 10.1073/pnas.0804478105.
  4. ^ Bourne, D.G., Morrow, K.M. and Webster, N.S. (2016) "Insights into the coral microbiome: underpinning the health and resilience of reef ecosystems". Annual Review of Microbiology, 70: 317–340. DOI: 10.1146/annurev-micro-102215-095440.
  5. ^ Neave, M.J., Apprill, A., Ferrier-Pagès, C. and Voolstra, C.R. (2016) "Diversity and function of prevalent symbiotic marine bacteria in the genus Endozoicomonas". Applied Microbiology and Biotechnology, 100(19): 8315–8324. DOI: 10.1007/s00253-016-7777-0.
  6. ^ Neave, M.J., Michell, C.T., Apprill, A. and Voolstra, C.R. (2017) "Endozoicomonas genomes reveal functional adaptation and plasticity in bacterial strains symbiotically associated with diverse marine hosts". Scientific Reports, 7: 40579. DOI: 10.1038/srep40579.
  7. ^ Hughes, T.P., Kerry, J.T., Álvarez-Noriega, M., Álvarez-Romero, J.G., Anderson, K.D., Baird, A.H., Babcock, R.C., Beger, M., Bellwood, D.R., Berkelmans, R. and Bridge, T.C. (2017) "Global warming and recurrent mass bleaching of corals". Nature, 543(7645): 373–377.
  8. ^ Bell, J.J. (2008) "The functional roles of marine sponges". Estuarine, Coastal and Shelf Science, 79(3): 341–353. DOI: 10.1016/j.ecss.2008.05.002.
  9. ^ JN Lowder, HM Lazarus e RH Herzig, Bacteremias and fungemias in oncologic patients with central venous catheters: changing spectrum of infection., in Archives of internal medicine, vol. 142, n. 8, 1982, pp. 1456–9, ISSN 0003-9926 (WC · ACNP), PMID 7103626.
  10. ^ Thomas, T., Moitinho-Silva, L., Lurgi, M., Björk, J.R., Easson, C., Astudillo-García, C., Olson, J.B., Erwin, P.M., López-Legentil, S., Luter, H. and Chaves-Fonnegra, A. (2016) "Diversity, structure and convergent evolution of the global sponge microbiome". Nature Communications, 7(1): 1-12. DOI: 10.1038/ncomms11870.
  11. ^ Bayer, K., Schmitt, S. and Hentschel, U. (2008) "Physiology, phylogeny and in situ evidence for bacterial and archaeal nitrifiers in the marine sponge Aplysina aerophoba". Environmental Microbiology, 10(11): 2942–2955. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2008.01582.x.
  12. ^ Radax, R., Hoffmann, F., Rapp, H.T., Leininger, S. and Schleper, C. (2012) "Ammonia‐oxidizing archaea as main drivers of nitrification in cold‐water sponges". Environmental Microbiology, 14(4): 909_923. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2011.02661.x.
  13. ^ Zhang, F., Blasiak, L.C., Karolin, J.O., Powell, R.J., Geddes, C.D. and Hill, R.T. (2015) "Phosphorus sequestration in the form of polyphosphate by microbial symbionts in marine sponges". Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(14): 4381–4386. DOI: 10.1073/pnas.1423768112.
  14. ^ Colman, A.S. (2015) "Sponge symbionts and the marine P cycle". Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(14): 4191–4192. DOI: 10.1073/pnas.1502763112.
  15. ^ Simister, R., Taylor, M.W., Tsai, P., Fan, L., Bruxner, T.J., Crowe, M.L. and Webster, N. (2012) "Thermal stress responses in the bacterial biosphere of the Great Barrier Reef sponge, Rhopaloeides odorabile. Environmental Microbiology, 14(12): 3232–3246. DOI: 10.1111/1462-2920.12010.
  16. ^ Morrow, K.M., Bourne, D.G., Humphrey, C., Botté, E.S., Laffy, P., Zaneveld, J., Uthicke, S., Fabricius, K.E. and Webster, N.S. (2015) "Natural volcanic CO 2 seeps reveal future trajectories for host–microbial associations in corals and sponges". The ISME Journal, 9(4): 894–908. DOI: 10.1038/ismej.2014.188.
  17. ^ Ribes, M., Calvo, E., Movilla, J., Logares, R., Coma, R. and Pelejero, C. (2016) "Restructuring of the sponge microbiome favors tolerance to ocean acidification". Environmental Microbiology Reports, 8(4): 536–544. DOI: 10.1111/1758-2229.12430.
  18. ^ Lesser, M.P., Fiore, C., Slattery, M. and Zaneveld, J. (2016) "Climate change stressors destabilize the microbiome of the Caribbean barrel sponge, Xestospongia muta". Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 475: 11–18. DOI: 10.1016/j.jembe.2015.11.004.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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