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microbioma de cetáceos

El microbioma de los cetáceos es el conjunto de comunidades de microorganismos que residen en el interior de las ballenas . Los microbiomas desempeñan un papel importante en la ...

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El microbioma de los cetáceos es el conjunto de comunidades de microorganismos que residen en el interior de las ballenas .

Los microbiomas desempeñan un papel importante en la salud individual y la ecología, y en particular, el descubrimiento de diferentes microbiomas en el intestino, la piel y la nariz ha permitido analizar sus condiciones y el estado del entorno microbiano en el que viven.

Intestino

El acceso a muestras microbianas del intestino de mamíferos marinos es limitado debido a que la mayoría de las especies son raras, están en peligro de extinción y son buceadores de profundidad. Existen diferentes técnicas para muestrear el microbioma intestinal de los cetáceos. La más común consiste en recolectar muestras fecales del medio ambiente y tomar una muestra del centro, que no está contaminado. [ 1 ] También existen estudios con hisopos rectales y, en raras ocasiones, estudios de animales varados, vivos o muertos, directamente del intestino. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

El microbioma intestinal de los cetáceos es un ecosistema complejo que desempeña un papel importante en el metabolismo, la salud y la inmunidad del huésped. [ 5 ] Las comunidades microbianas de los mamíferos marinos son diversas y distintas de las de los mamíferos terrestres, y la comunidad depende de diferentes factores como el tipo de dieta, la filogenia, la salud y la edad. [ 3 ]

Dado que el microbioma participa en la descomposición de los alimentos, la dieta es un factor predominante para la comunidad microbiana. Diversos estudios han demostrado que los miembros de Bacteroidetes y Firmicutes son los filos más abundantes de microorganismos intestinales en animales depredadores de cefalópodos o zooplancton, como las ballenas piloto de aleta corta y las ballenas barbadas. [ 4 ] [ 6 ] En particular, el género Bacteroides (filo Bacteroidetes) parece desempeñar un papel importante en la descomposición de la dieta rica en quitina de estas especies y también se ha encontrado en el microbioma intestinal de las ballenas barbadas. [ 6 ]

En las especies de cetáceos dentados cuyo consumo alimenticio es principalmente piscívoro, los filos más abundantes son Firmicutes, Fusobacteria y Proteobacteria. [ 7 ] Las Proteobacterias se clasifican como un grupo de importancia menor para los mamíferos marinos que consumen cefalópodos y zooplancton, pero son muy abundantes en depredadores piscívoros como los delfines nariz de botella, las marsopas sin aleta del este de Asia y las belugas. Estos hallazgos podrían reflejar los diferentes nichos alimenticios de estas especies. [ 8 ]

Además de la dieta, la edad también parece determinar las diferencias en la comunidad microbiana entre los cetáceos. Maron et al. han demostrado que la comunidad microbiana cambia en las cuevas de ballenas francas durante su desarrollo. Curiosamente, los géneros Bilophila, Peptococcus y Treponema son más abundantes en las crías de mayor edad. La mayor abundancia de Bilophila podría ser una respuesta a la mayor ingesta de leche de las crías de mayor edad. [ 9 ]

Piel

La piel es la primera barrera que protege al individuo del mundo exterior, y el microbioma epidérmico se considera un indicador no solo de la salud del animal, sino también un indicador ecológico que muestra el estado del entorno circundante. Conocer el microbioma de la piel de los mamíferos marinos en condiciones "normales" nos ha permitido comprender cómo estas comunidades difieren de las comunidades microbianas libres que se encuentran en el mar y cómo pueden cambiar según las variaciones abióticas y bióticas, y también cómo " las comunidades varían entre individuos sanos y enfermos " . [ 10 ]

Diferentes estudios sobre mamíferos marinos migratorios, en particular Megaptera novaeangliae , orcas, Orcinus orca y ballenas beluga, que están expuestos a diferentes hábitats albergan diferentes comunidades de bacterioplancton [ 10 ] y en muchos casos diatomeas que crecen en los dorsos de las orcas migratorias. [ 11 ]

Aunque los estudios sobre el microbioma de la piel de estos mamíferos marinos son bastante limitados, gracias a la amplificación de los genes del ARNr SSU, se descubrieron comunidades pertenecientes al filo Bacteroidetes, en particular de la familia Flavobacteriaceae, el género Tenacibaculum dicentrarchi , y parece que el papel de estas bacterias es regular el microbioma presente en la piel de los mamíferos marinos, actuando como depredadores y limitando el crecimiento exponencial de otras comunidades. [ 10 ] [ 12 ]

Otro tipo de bacteria que se encuentra en la piel de los cetáceos es Phychrobacter, capaz de tolerar bajas temperaturas y por lo tanto presente durante las rutas migratorias a altas latitudes, también se descubrió que esta bacteria es una de las controladas por T. dicentrarchi; mientras que en las lesiones de la piel se encontró la bacteria spp. Moraxella , pero no solo también en piel sana como los espiráculos y las bocas de los delfines [ 12 ].

No se sabe con certeza si estas comunidades de microorganismos son colonizadores transitorios de la superficie cutánea o si se han adaptado a ese entorno, sometiéndose así a variaciones en factores extrínsecos e intrínsecos que modifican las comunidades del microbioma cutáneo, como los rayos UV, el desprendimiento de la piel (que parece estar implicado en la modificación de las comunidades microbianas), los cambios de presión y temperatura (que influyen en la variabilidad regional y temporal del microbioma cutáneo), el sexo, la edad y el estado de salud del individuo, que influyen en el microbioma y en la modificación de las comunidades cutáneas. Junto con estos factores, se ha demostrado que el cambio climático influye aún más en el crecimiento y la presencia de ciertas comunidades bacterianas, así como en el estado de salud de estos cetáceos. [ 13 ]

Sistema respiratorio

Recolección de soplo de una ballena azul usando un helicóptero radiocontrolado [ 14 ]
Abundancia relativa de clases taxonómicas identificadas como específicas de ballenas, aire o agua de mar en cada tipo de muestra. [ 15 ]
Abundancia relativa de virus y sus familias taxonómicas. Esto incluyó 42 familias virales, incluidas 29 familias de bacteriófagos. Los porcentajes indican la abundancia relativa de todos los virus en la biblioteca de secuencias. [ 16 ]

Impacto del microbioma del sistema respiratorio de los cetáceos

Los cetáceos están en peligro debido a que se ven afectados por múltiples factores de estrés, especialmente la actividad humana, que los hace más vulnerables a diversas enfermedades. Se ha observado que estos animales presentan una alta susceptibilidad a las infecciones de las vías respiratorias, pero se sabe muy poco sobre su microbioma respiratorio. Por lo tanto, el muestreo del aliento exhalado o "soplo" de los cetáceos puede proporcionar una evaluación de su estado de salud. El soplo se compone de una mezcla de microorganismos y material orgánico , incluyendo lípidos , proteínas y restos celulares derivados del revestimiento de las vías respiratorias que, al liberarse en el aire exterior relativamente más frío, se condensan para formar una masa visible de vapor que puede recolectarse. Existen varios métodos para recolectar muestras de aliento exhalado; uno de los más recientes es el uso de drones aéreos. Este método proporciona una alternativa más segura, silenciosa y menos invasiva, y a menudo una opción rentable para el monitoreo de la fauna y la flora. El uso de drones aéreos ha tenido más éxito con los cetáceos grandes debido a su baja velocidad de natación y al mayor volumen de su soplo. [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 14 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 16 ]

En todos los estudios realizados, además de las muestras de aliento exhalado, se recogieron muestras de agua de mar y de aire para identificar con mayor precisión los microorganismos específicos presentes en el aliento exhalado.

A través de varios estudios realizados en diferentes cetáceos, entre los cuales, ballenas jorobadas ( Megaptera novaeangliae ), [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 16 ] ballena azul ( Balænoptera musculus ), [ 14 ] ballena gris ( Eschrichtius robustus ), [ 14 ] cachalote ( Physeter macrocephalus ), [ 14 ] orca ( Orcinus orca ) [ 21 ] y delfines nariz de botella ( Tursiops truncatus ), [ 19 ] [ 20 ] [ 22 ] el microbioma respiratorio ha comenzado a definirse, es decir, una comunidad microbiana formada por una compleja diversidad de microorganismos comunes a todos los especímenes examinados. Estos son estudios muy recientes, por lo que el conocimiento es muy limitado, solo se conocen algunos microorganismos mientras que otros aún no han sido identificados y se sabe poco sobre su función dentro de estos animales. En general, las bacterias más comunes identificadas a nivel de filo incluyeron Pseudomonadota , Bacillota , Actinomycetota y Bacteroidota .

Tipos de bacterias que se encuentran en el sistema respiratorio de los cetáceos

Entre los Pseudomonadota , se han reconocido bacterias pertenecientes a las familias Brucellaceae y Enterobacteriaceae y a los géneros " Candidatus Pelagibacter ", Acidovorax , Cardiobacterium , Pseudomonas , Burkholderia y Psychrobacter .

Entre los Bacillota , se han reconocido bacterias pertenecientes a las clases Clostridia y Erysipelotrichia y a los géneros Anoxybacillus , Paenibacillus y Leptotrichia .

Entre los Actinomycetota se han reconocido bacterias pertenecientes a la clase Acidimicrobiia , a la familia Microbacteriaceae y a los géneros Corynebacterium , Mycobacterium y Propionibacterium ( Cutibacterium ) .

Entre los Bacteroidota , se han reconocido bacterias pertenecientes al género Tenacibaculum .

A estas se suman bacterias pertenecientes a los filos Fusobacteroita y Mycoplasmatota .

Finalmente, también se detectaron patógenos respiratorios potenciales, como Balneatrix ( proteobacteria ) y una variedad de clostridios y bacilos grampositivos, como Staphylococcus y Streptococcus ( ambos firmicutes ). Además, una de las bacterias más comunes en las diversas especies de cetáceos es la bacteria Haemophilus . Se trata de cocobacilos gramnegativos oportunistas, que también se encuentran en el tracto respiratorio de humanos y otros animales, y que tienden a colonizar sin causar infección. Sin embargo, durante períodos de inmunosupresión, estos organismos pueden causar daño al generar meningitis y neumonía . [ 14 ]

Además de bacterias, también se han identificado algunos virus en el aliento exhalado de las ballenas. Entre los bacteriófagos más abundantes se encontraban los Siphoviridae y Myoviridae , mientras que entre las familias virales había pequeños virus de ADN monocatenario (ss), en particular los Circoviridae , miembros de los Parvoviridae y una familia de virus de ARN, los Tombusviridae . [ 16 ]

Referencias

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  2. ↑ Sehnal L, Brammer-Robbins E, Wormington AM, Blaha L, Bisesi J, Larkin I, et al. (2021). " Composición y función del microbioma en vertebrados acuáticos: organismos pequeños que generan grandes impactos en la salud de los animales acuáticos" . Frontiers in Microbiology . 12 567408. doi : 10.3389/fmicb.2021.567408 . PMC 7995652. PMID 33776947 .   
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