la diferencia entre la caca de koala y la caca de wombat no solo está en forma! Diferentes comunidades microbianas apuntan a por qué los koalas son capaces de digerir las hojas de los árboles de eucalipto. Ayer publicamos análisis centrados en genes y genomas de microbiomas fecales de koala y wombat que apuntan a la especialización metabólica para la digestión de eucaliptos por Miriam E. Shiffman, Rochelle M. Soo, Paul G. Dennis, Mark Morrison, Gene W., Tyson, Philip Hugenholtz. Aquí, Miriam Shiffman proporciona los antecedentes del estudio y una visión general accesible de lo que este estudio sobre la digestión de Wombat y koala puede decirnos.
Por ahora, probablemente haya oído hablar de su microbiota intestinal, la comunidad de billones de microbios que colonizan su tracto digestivo. También es posible que haya oído hablar de cómo su microbiota puede afectar la nutrición, la pérdida de peso, las alergias e incluso el estado de ánimo. Pero, ¿cómo se vería la microbiota intestinal en un animal que solo come un tipo de alimento? ¿Y si este alimento fuera tóxico para casi todos los demás animales?,
los Koalas subsisten enteramente en las hojas de los árboles de eucalipto, que contienen un complejo cóctel de compuestos con toxicidad para animales y microbios por igual. De hecho, entre todos los mamíferos, solo el koala y otros tres marsupiales (zarigüeya de cola de cepillo, zarigüeya común y gran planeador) son conocidos por consumir follaje de eucalipto. Por lo tanto, los koalas sirven como ejemplos de libros de texto para estudiar cómo las comunidades microbianas en el intestino pueden evolucionar para permitir que sus huéspedes prosperen en un nicho dietético especializado.,
anteriormente, los investigadores han estudiado el microbioma intestinal de koala utilizando la secuenciación 16S rRNA («quién está allí», pero no» qué están haciendo») y ensayos in vitro con aislados («qué están haciendo», pero solo entre un puñado de microbios que son susceptibles de cultivo en el laboratorio). Por otro lado, la metagenómica de escopeta es un método revolucionario en ecología microbiana que proporciona acceso a todos los genomas microbianos en un entorno dado, incluida la gran mayoría de los no cultivados.,
en 2014, fui becaria Fulbright visitante en el Centro Australiano De Ecogenómica de la Universidad de Queensland. Mis coautores y yo estábamos bien situados para continuar esta investigación por dos razones: (1) al vivir en Brisbane, tuvimos acceso a muchos marsupiales Australianos nativos, y (2) el Centro se especializa en enfoques basados en secuencias para la ecología y la evolución de las comunidades microbianas, incluidos métodos computacionales para extraer los genomas de poblaciones microbianas individuales sin necesidad de cultivarlos en el laboratorio.,
Koalas (not Zagget) at Lone Pine Koala Sanctuary, Brisbane. Crédito: Miriam Shiffman CC BY
decidimos utilizar la metagenómica comparativa para estudiar la especialización de microbios en el sistema digestivo del koala, comparando el microbioma del koala con el de su pariente vivo más cercano, el wombat. A diferencia de sus primos koala, los wombats son herbívoros generalistas que consumen principalmente hierbas y no comen eucalipto., No sería ético alimentar a los koalas con nada que no sean hojas de eucalipto, por lo que los wombats son lo más cercano que podemos llegar a un «grupo de control» natural para los que no comen eucaliptos.
para ello, recogimos y analizamos ADN microbiano de muestras fecales, que son un buen proxy no invasivo para el estudio de la microbiota intestinal. Zagget the koala y Phil the southern hairy-nosed wombat, ambos residentes en Lone Pine Koala Sanctuary en Brisbane (http://koala.net/en-au/), cada uno amablemente donó varias de estas muestras para nuestro estudio.,
utilizando estos conjuntos de datos metagenómicos, identificamos rutas metabólicas compartidas y especializadas en los microbiomas de koala y wombat, tanto a nivel comunitario (como un conjunto de genes) como mediante el zoom a los genomas de las poblaciones individuales. También encuestamos a la membresía de la comunidad microbiana (a través de la secuenciación de amplicones de 16S rRNA) en ocho koalas y siete wombats para generalizar nuestros resultados más allá de Phil y Zagget.,
encontramos varios linajes microbianos compartidos por el koala y el wombat que desempeñan papeles conservados en la degradación de la lignocelulosa (un ingrediente común en ambas dietas del huésped) y el reciclaje de urea (una vía común en los herbívoros). También identificamos varias poblaciones bacterianas que eran distintivas para cada huésped, incluida una población de Synergistaceae que era prevalente entre los koalas encuestados y codifica múltiples vías relacionadas con la degradación de los compuestos de eucalipto.
un wombat de nariz peluda del Sur (no Phil)., Wikimedia (Kalyob) – CC BY-SA
nuestra contribución incluye un genoma completo >99% para esta población de Synergistaceae, que predicemos sirve como un desintoxicante clave en la comunidad intestinal de koala. Esperamos que esta información conduzca al aislamiento dirigido por el genoma de esta población, que no está estrechamente relacionada con otros miembros secuenciados de su familia y merece un mayor estudio.,
más allá de una mejor comprensión científica del papel de la microbiota intestinal en la especialización extrema de la dieta, este trabajo podría conducir a métodos para restaurar la ecología intestinal de koalas desnutridos criados en cautiverio. También será interesante determinar si los otros tres marsupiales australianos que comen eucalipto comparten microbiota común, o si los linajes microbianos han co-evolucionado independientemente con cada huésped.
Gracias a PeerJ por ayudar a difundir este trabajo a un amplio público.,
Leer el estudio completo: análisis centrados en genes y genomas de microbiomas fecales de koala y wombat apuntan a la especialización metabólica para la digestión de eucaliptos
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