Stato dell’arte
Le comunità microbiche che risiedono nel tratto gastrointestinale dei vertebrati sono strettamente connesse i tratti intestinali. La composizione sembra essere determinata da processi stocastici, ma anche da fattori ambientali, quali il pH, il sistema immunitario dell’ospite e la dieta. Per questo motivo si parla di selezione ambientale.

Cosa aggiunge questa ricerca
Fotini Kokou e i suoi colleghi, utilizzando come modello l’intestino del pesce “Spigola europea”, hanno dimostrato quanto queste “forze ecologiche” influenzino le singole specie all’interno del microbiota.

Conclusioni
All’interno del “core” microbico delle diverse specie, sono stati rilevati alti livelli di variabilità intraspecifica e habitat specie-specifici. Quindi, sia la variabilità intraspecifica sia relazione interspecifica, contribuiscono alla stabilità ecologica del core del microbiota animale.

Un articolo pubblicato su Nature Microbiology da un gruppo di ricercatori israeliani ha dimostrato che le comunità microbiche di tre diversi siti intestinali del modello animale ittico “Spigola europea” sono costituite dagli stessi batteri, pur in diverse condizioni dietetiche, e stabili per lungo tempo. Questo core microbico tende a mostrare una crescita sinergistica in coltura, con bassi livelli di competizione metabolica.

Negli ultimi anni con il termine core del microbiota sono state descritte le unità tassonomiche ad alta occupazione, presenti nella maggior parte delle coorti animali, nei diversi habitat e ambienti. Da un punto di vista ecologico, i microrganismi appartenenti a questi core possono essere considerati specie generiche, e si ritrovano anche in presenza di diversi fattori ambientali, come ad esempio dieta e ospiti individuali.

Dall’analisi del sequenziamento della regione V4 dell’RNA ribosomale 16S di 36 spigole europee alimentate con diete diverse, sono stati identificati otto core microbici generici; l’ampiezza della loro nicchia è stata definita in base a tre diversi metodi: l’indice di diversità di Shannon, l’indice di ricchezza e la misura della larghezza di nicchia. In questa analisi, i microrganismi con il valore più alto di larghezza di nicchia sono stati definiti come generici.

Le specie identificate sono risultate persistenti attraverso il tempo. I ricercatori sono partiti dal presupposto che alcuni batteri intestinali sono transienti in determinati tratti enterici, e non residenti stabili come spesso si ritiene.

Inoltre, dall’annotazione a livello dei phylum, i core microbici identificati sono stati ritrovati in diversi pesci che popolano ambienti differenti, come acqua di mare o acqua dolce, o che coabitano con altri ospiti erbivori, carnivori e onnivori. Insolitamente, questi core microbici condividono solo pattern di co-occupazione positiva. Questo potrebbe far pensare a bassi livelli di competizione, probabilmente causati da una ripartizione di nicchie, che consentirebbe a queste specie di coesistere. Generalmente si pensa che la competizione promuova stabilità nell’ecosistema intestinale e che la cooperazione crei dipendenze, le quali a loro volta promuovono instabilità nelle comunità microbiche. Infatti, gli autori hanno osservato un alto numero di interazioni negative tra i membri della comunità microbica intestinale, così come tra i microrganismi del core e gli altri membri della comunità di questo studio. In ogni caso, i batteri del core non mostrano nessuna interdipendenza di crescita, poiché sanno crescere anche in maniera isolata.

Eseguendo un’analisi a livello di specie, invece, si è riscontrato che i microrganismi del core hanno una più alta variabilità di specie rispetto al microbiota; questa variabilità è in accordo con le condizioni dell’habitat lungo l’intestino. Inoltre, gli autori hanno osservato una distribuzione differenziale lungo tutto l’intestino, rappresentata da specifiche specie divise secondo le regioni intestinali, specialmente in prossimità dei ciechi pilorici indicando, quindi, una precisa divisione di habitat.

Le specie generiche dovrebbero avere una variabilità individuale più alta rispetto alle specie con una più bassa occupazione. Sorprendentemente, le specie batteriche tra i diversi pesci sono più filogeneticamente correlate rispetto a quelle all’interno dello stesso pesce.

I diversi componenti del microbiota intestinale della spigola sono stati poi analizzati alla luce di due probabili forze-filtro per habitat: la dieta e la regione intestinale. La dieta, per esempio, influenza la composizione del microbiota agendo da filtro. L’intestino del modello animale scelto, la spigola, è diviso in tre parti principali: i ciechi pilorici, il midgut e l’hindgut. Poiché queste tre regioni sono collegate tra di loro lungo il tratto gastrointestinale, i vari componenti del microbiota possono colonizzare ogni parte in maniera uguale, ma del tutto casuale. Dall’analisi della beta-diversity, è emerso un clustering diviso per regioni intestinali, molto variabile con la dieta. Quindi, le diverse condizioni riscontrate lungo l’intestino servono da forte filtro ambientale, permettendo lo stabilirsi di distinte comunità microbiche nelle diverse parti.

In conclusione, i microrganismi del core intestinale tendono a essere più variabili sia ecologicamente sia geneticamente. Questa variabilità è accompagnata da una specializzazione di habitat e, quindi, da una riduzione nella competizione intra-specie. Queste scoperte sembrerebbero spiegare, dunque, l’alta occupazione di specifici ambienti intestinali di alcune specie microbiche, specie che sono, quindi, spesso chiamate microrganismi del core.