Genética

Caracterización del microbioma bacteriano del intestino del mejillón chileno

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By Milthon Lujan

El objetivo de la investigación buscó caracterizar la estructura general del microbioma intestinal del mejillón o chorito chileno M. chilensis.

El bioquímico y actual candidato a Doctor en Ciencias de la Acuicultura de la Universidad Austral de Chile Sede Puerto Montt, Pablo Santibáñez, publicó en octubre en la revista Aquaculture un estudio titulado: “First characterization of the gut microbiome associated with Mytilus chilensis collected at a mussel farm and from a natural environment in Chile”.

El objetivo de dicha investigación fue determinar el microbioma bacteriano asociado al intestino del mejillón chileno M. chilensis en condiciones de cultivo intensivo utilizando como grupo de comparación individuos provenientes de áreas libres de acuicultura.

Contexto de la investigación

El mejillón chileno es una de las cinco especies de moluscos bivalvos de mayor relevancia económica a nivel mundial, siendo la única especie de mejillón en esta lista, con una producción cercana a las 400 mil toneladas año.

Los mejillones comprenden una diversa familia de moluscos bivalvos de agua dulce y marinas,  siendo capaces de filtrar grandes volúmenes de agua para cumplir con sus requerimientos nutricionales.

Las partículas orgánicas que pueden ser usadas para este propósito incluyen microalgas como fitoplancton, bacterias, plantas vasculares o detritus de macroalgas y agregados orgánicos. El crecimiento de los mejillones y su reproducción son afectados por la cantidad y calidad del alimento, con un impacto directo sobre su fitness y valor comercial.

Los ejemplares adultos son considerados resistentes a enfermedades, debido a que poseen un sistema inmune apto, y además, el sistema de producción está basado en la captura de semillas de bancos naturales, lo que se proponen como variables claves que explican este fenómeno de resistencia.

Pese a lo anterior se han reportado eventos de mortalidades masivas en larvas, presumiblemente por infecciones microbianas en algunas especies de bivalvos o también, como se especula, puede haber una transmisión del tipo vertical de bacterias desde moluscos adultos a las larvas, pudiendo incluir especies patogénicas.

Ahora bien, además del sistema inmune y de la especie de hospedero, se debe sumar la microbiota como un potencial factor que puede tener un rol importante en la resistencia a enfermedades de adultos y en la susceptibilidad de las larvas.

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Por ello hay que entender que la microbiota describe la comunidad microbiana asociada a un hospedero como parte de su fenotipo, resultando crucial para respuestas fisiológicas y ecológicas de este.

Diversos estudios del microbioma (composición genética de la microbiota) en bivalvos demuestran que éste es significativamente diferente entre especies de bivalvos, lo que refleja la hipótesis de que la microbiota depende en parte del agua circundante donde ellos viven y de la especie del hospedero, el cual enriquece selectivamente algunos géneros de microorganismos por sobre otros.

A menudo la microbiota produce componentes bioactivos que estimulan el sistema inmune del hospedero, su reproducción, nutrición o defensa. No obstante, a pesar de la importancia de la microbiota para los macroorganismos y el rol decisivo que puede jugar en distintos parámetros fisiológicos o ecológicos de Mytilus, muy pocos estudios han aportado conocimiento a este campo.

El microbioma intestinal de Mytilus chilensis se analizó utilizando un enfoque de secuenciación de próxima generación. Las comunidades bacterianas intestinales residentes se analizaron en individuos recolectados en dos localidades, tanto de vida libre en condiciones naturales, como las encontradas en cultivos comerciales intensivos en centros.

Objetivos de la investigación

El objetivo de este estudio fue caracterizar la estructura general del microbioma intestinal de M. chilensis y para lograrlo se realizó un estudio comparativo entre el contenido intestinal encontrado en los mejillones cultivados en granjas y los mejillones de vida libre utilizando un enfoque metagenómico para establecer, por primera vez, las diferencias en sus microbiomas.

Los datos obtenidos en este estudio permitieron conocer los efectos potenciales de las condiciones de cultivo estresantes en el microbioma intestinal de M. chilensis recolectado en una granja de mejillones, donde algunos géneros bacterianos están sobrerrepresentados, como Vibrio, el cual es capaz de aumentar la susceptibilidad del huésped a eventos de mortalidad masiva o enfermedades.

Conclusiones generales

Las principales conclusiones del estudio son la definición del microbioma asociado al intestino de Mytilus chilensis, el cual muestra variaciones estadísticamente significativas según el origen de los individuos, el que es más diverso en individuos provenientes de condiciones naturales, comparado contra individuos de cultivo intensivo. Eso sí, a pesar de esta observación, ambos grupos comparten muchos géneros que pueden ser establecidos como un microbioma central.

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En este sentido, el microbioma de mejillones no cultivados está sobre representado por el género Psychrilyobacter, mientras que, en individuos de cultivo, el género Vibrio fue el más abundante, lo que aparentemente es una relación del tipo comensal o simbiótica, debido a que no se observaron eventos de mortalidades en larvas o adultos durante el periodo de estudio, y no se observaron hallazgos histopatológicos significativos.

Adicionalmente, los análisis taxonómicos identificaron la presencia de los géneros Shewanella, Acinetobacter, Aeromonas, Vibrio y Photobacterium, grupo de bacterias descomponedoras relevantes para la calidad alimentaria de productos de origen marino, que son un importante problema en los productos en presentación enfriado-refrigerado.

Interesantemente, en los individuos provenientes de la zona cercana a centros de cultivo de salmón, se identificó los géneros Tenacibaculum, Flavobacterium, Vibrio, Francisella, Aeromonas, Streptococcus y Yersinia, todos patógenos en salmónidos en el sur de Chile. Estudios adicionales son necesarios para establecer la dinámica relacional entre ambas especies de cultivo.

Finalmente, se identificó el género Xenohaliotis, el cual contiene a la bacteria “Candidatus Xenohaliotis californiensis”, un patógeno del tipo rickettsiae introducido a Chile a través de abalones infectados, cuya relación con Mytilus, como reservorio o portador transitorio, necesita más estudios para ser establecida.

Estudio adicional de microbiona intestinal de Mytilus chilensis

En este trabajo también se estudió la estructura del microbioma intestinal de la especie bivalva Mytilus chilensis. Las comunidades microbianas asociadas con los bivalvos fueron significativamente diferentes según su ubicación, lo que indica la existencia de una microbiota específica del huésped en el intestino bivalvo.

En general, las muestras de bivalvos de centros de engorda mostraron una menor diversidad bacteriana en comparación con las muestras de los hábitats naturales.

Frente a esto, hipotetizamos que las altas densidades de mejillón en cultivo, la proximidad a otras industrias acuícolas que aportan cantidades importantes de nutrientes a los ecosistemas marinos y la contaminación antropogénica, generan condiciones para el crecimiento bacteriano específico, reduciendo la competencia entre microorganismos, favoreciendo la selección de ciertos géneros bacterianos, lo cual es reflejado en el microbioma Mytilus.

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En un contexto de cambio climático, la alteración en los factores bióticos o abióticos en los ecosistemas marinos -que influyen en la microbiota de las especies que viven en estos-, puede generar una modificación en la estructura natural de las comunidades microbianas asociadas al hospedero, lo que a su vez puede impactar en su inmunidad, crecimiento, alimentación, reproducción y puede permitir la inclusión o aumento en la representación de bacterias patógenas.

Lo riesgoso de esto último es que puede afectar la producción de este importante recurso bentónico, teniendo especial cuidado con las especies bacterianas del género Vibrio, las que están altamente sobre representadas en individuos de centros de engorda, a diferencia de lo que sucede en individuos alejados de áreas de producción acuícola.

Referencia (acceso abierto):
P. Santibáñez, J. Romalde, J. Maldonado, D. Fuentes, J. Figueroa. First characterization of the gut microbiome associated with Mytilus chilensis collected at a mussel farm and from a natural environment in Chile. Aquaculture, Volume 548, Part 1, 2022, 737644, ISSN 0044-8486, https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2021.737644. 

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