Genética

Los peces tropicales se adaptan a las bajas temperaturas en coordinación con su microbioma

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By Milthon Lujan

Israel.- Un estudio en eLife revela que los científicos han descubierto que los peces tropicales pueden controlar sus microbios intestinales para sobrevivir mejor a temperaturas extremas.

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Los resultados agregan mayor peso al concepto de ‘hologenome’ – donde un organismo vivo no es visto como un animal o planta individual, sino como una comunidad: el organismo huésped más todos los microbios que viven dentro de él. Dentro de este concepto, las interacciones huésped-microbio desempeñan un papel importante en la aptitud del huésped, mientras que la composición del microbioma puede verse afectada por la aptitud del huésped.

«Una de las presiones ambientales más importantes que afectan la condición física de un organismo huésped es la temperatura», explica la autora principal, Fotini Kokou, investigadora postdoctoral de la Universidad Ben Gurion del Negev, Israel. «En este estudio, queríamos probar si la aclimatación a la temperatura se ve facilitada por cambios en el microbioma del huésped».

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El equipo utilizó los peces tropicales, la tilapia azul, que normalmente son muy sensibles al frío, pero como parte de un esquema de reproducción selectiva se están criando con una mayor tolerancia al frío en la Organización de Investigación Agrícola de Israel. Esto permitió la comparación de los microbiomas entre los peces sensibles al frío y los resistentes al frío, en diferentes extremos de temperatura.

Primero expusieron 84 peces con tolerancia heredada, baja o alta, al frío, a temperaturas de 24°C o 12°C y analizaron sus microbiomas intestinales utilizando secuenciación genética. Encontraron una reducción dramática en la diversidad microbiana en ambos grupos de peces expuestos al frío. Esto sugiere, que las condiciones de baja temperatura son muy selectivas y limitan la variedad de microbios que pueden sobrevivir en los peces.

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A continuación, observaron cómo la tolerancia a la temperatura heredada en los peces influye en la diversidad de los microbiomas. Cuando compararon los microbios intestinales de los peces sensibles y resistentes al frío, encontraron que la tolerancia innata a la temperatura de los peces tenía un efecto pronunciado en la diversidad de sus microbios intestinales, para empezar. También encontraron que los microbios intestinales en los peces respondían de manera diferente cuando se exponían al frío. Esto los llevó a concluir que la genética del huésped tiene un fuerte efecto en la configuración del microbioma.

Luego, los investigadores prestaron atención al significado de estos cambios en el microbioma. El análisis de los tipos de microbios que eran abundantes después de la exposición al frío mostró que el huésped tiende a seleccionar microbios que son tolerantes al frío. De hecho, los microbiomas de los peces resistentes al frío parecen tener un grupo central de microbios que se mantienen, mientras que el grupo central de microbios que viven en los peces sensibles al frío se alteró dramáticamente después de la exposición a bajas temperaturas.

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Finalmente, el equipo trató de comprender las características de los microbios intestinales de los peces que florecieron en respuesta al frío. Encontraron que durante la exposición al frío, los microbios tendían a apagar los procesos que gastan energía (metabolismo) y activaban los procesos celulares que estaban relacionados con una respuesta de estrés y defensa. Esto reflejó la respuesta observada en los propios genes de los peces, lo que sugiere que la exposición al frío desencadena una respuesta adaptativa inducida por el estrés de ahorro de energía concertada que involucra tanto al huésped del pez como a su microbioma.

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«Nuestro estudio muestra que los antecedentes genéticos de los peces de tilapia y su tolerancia al estrés inducido por la temperatura determinan la respuesta del microbioma intestinal a la temperatura», concluye el autor principal Itzhak Mizrahi, profesor asociado de ecogenómica microbiana en la Universidad Ben Gurion de Negev. «Nuestros hallazgos son consistentes con el concepto de hologenome emergente, que sugiere que los microbios y sus anfitriones trabajan juntos en una supervivencia del más apto como parte del proceso de selección natural».

Referencia:
Fotini Kokou et al, Host genetic selection for cold tolerance shapes microbiome composition and modulates its response to temperature, eLife (2018). DOI: 10.7554/eLife.36398 https://elifesciences.org/articles/36398  

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