I ricercatori della LMU dimostrano che le spugne reagiscono ai cambiamenti nel loro microbioma con ampie modifiche nella regolazione genica.
Per un certo numero di anni, prove crescenti hanno dimostrato che il microbioma – la totalità di tutti i microrganismi che abitano un essere vivente – interagisce con il suo ospite in vari modi e può influenzare i processi vitali chiave. Anche le spugne, che sono tra le più antiche forme di vita multicellulari sulla Terra, ospitano una vasta gamma di comunità microbiche. Un nuovo studio condotto dall’assistente professore Sergio Vargas e dal professor Gert Wörheide del Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente e del GeoBio-Center della LMU ha ora scoperto i meccanismi molecolari nell’organismo modello Lendenfeldia chondrodes attraverso i quali le spugne rispondono attivamente ai cambiamenti nella loro microbioma. I ricercatori vedono le loro scoperte come un’indicazione di profonde origini evolutive per l’interazione filogenetica tra microbioma e ospite.
Le spugne sono organismi dalla struttura molto semplice che, nel corso dell’evoluzione, si sono staccati dal resto del regno animale più di 600 milioni di anni fa. Le spugne possiedono proteine coinvolte nella regolazione delle interazioni tra spugna e microbioma, e quelle sembrano essere responsabili della capacità delle spugne di modificare la propria morfologia in risposta ai cambiamenti nel microbioma. “Questo suggerisce che la capacità delle spugne di interagire con il microbioma era uno sviluppo evolutivo iniziale”, afferma Vargas. “Tuttavia, non c’è stata ancora una ricerca sufficiente sui meccanismi molecolari sottostanti”. Concentrandosi sulla spugna Lendenfeldia chondrodes, che viene spesso conservata negli acquari, i ricercatori hanno ora studiato se e come i cambiamenti nella composizione del microbioma influenzino l’attività genica della spugna.
Il microbioma difettoso innesca cambiamenti nella spugna
Lendenfeldia chondrodes è una specie di spugna con un microbioma dominato da cianobatteri fotosintetici. Si procura il cibo filtrando i microrganismi dall’acqua, ma riceve anche composti di carbonio dai suoi simbionti. Le spugne rispondono alla perdita di cianobatteri, ad esempio a causa dell’ombreggiatura, con cambiamenti significativi nella loro morfologia: nel presente studio, inizialmente spugne blu con forme di crescita fogliose (simili a foglie) trasformate in morfotipi bianchi, filiformi con una microanatomia marcatamente diversa.
L’applicazione di metodi trascrittomici ha permesso agli scienziati di dimostrare per la prima volta che questi cambiamenti sono accompagnati da ampie modifiche alla regolazione genica. “Abbiamo osservato cambiamenti nelle attività geniche che sono coinvolte sia nella risposta immunitaria che nello sviluppo”, osserva Vargas. “Questo suggerisce che le spugne possono percepire i cambiamenti nel loro microbioma e rispondere attivamente ad essi attraverso processi di sviluppo”. I ricercatori sospettano che le spugne ombreggiate modifichino il loro metabolismo per compensare il fatto che ricevono meno composti di carbonio dai loro simbionti. “I nostri risultati sottolineano l’importanza del microbioma per la nutrizione e lo sviluppo degli animali in generale e indicano una profonda storia evolutiva condivisa dagli animali e dai loro partner batterici”, afferma Vargas.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
