Daphnia magna, una specie di crostaceo di dimensioni millimetriche. Credito:Shutterstock
I batteri sviluppano e distribuiscono regolarmente nuovi antibiotici in una corsa agli armamenti senza fine per uccidere altre specie batteriche che competono per le risorse reciproche. Gli esseri umani hanno sfruttato questa capacità evolutivamente affinata somministrando antibiotici per colpire i batteri nocivi che invadono e infettano i loro corpi.
Ma gli antibiotici possono anche attaccare spettatori innocenti, tra cui le specie batteriche spesso benefiche che abitano le viscere degli esseri umani e di molti altri animali. Con l'uso e la diffusione ambientale degli antibiotici in aumento, in particolare attraverso l'applicazione nel bestiame, il loro effetto sui batteri ospiti si unisce all'aumento della resistenza agli antibiotici come potenziale motivo di preoccupazione.
Ricerche precedenti indicano che l'esposizione agli antibiotici può ridurre la presenza e modificare la composizione della comunità batterica di un ospite, o microbioma, determinando potenzialmente cambiamenti nel metabolismo e una maggiore suscettibilità agli agenti patogeni, all'obesità e ai batteri resistenti agli antibiotici. Gli studi hanno persino dimostrato che gli antibiotici possono influenzare i microbiomi nella prossima generazione di figli, che ricevono quei batteri dai genitori o dall'ambiente. Meno si sa, tuttavia, su come questi effetti si manifestano su più generazioni.
Alla ricerca di risposte, Reilly Cooper del Nebraska e colleghi si sono rivolti alla Daphnia magna, una specie di crostaceo che cresce fino a pochi millimetri di lunghezza ma sta emergendo come organismo di riferimento per lo studio della dinamica del microbioma. La squadra ha cresciuto cinque generazioni di D. magna; metà della prima generazione è stata allevata senza antibiotici, l'altra metà in un cocktail ricco di antibiotici. Le generazioni successive di crostacei privi di antibiotici continuarono ad essere allevate in questo modo. Ogni generazione nata da genitori esposti agli antibiotici, nel frattempo, è stata equamente divisa tra un'esistenza ricca di antibiotici o senza antibiotici.
Come previsto, gli antibiotici sembravano alterare drasticamente la popolazione di batteri nel D. magna di prima generazione, aumentando il numero di un gruppo batterico prominente e riducendo l'abbondanza di un altro. E la diversità delle specie batteriche ha continuato a diminuire nel corso delle generazioni di crostacei esposti agli antibiotici.
Tuttavia, D. magna i cui genitori erano stati esposti agli antibiotici, ma che a loro volta erano stati allevati senza antibiotici, vantava comunità batteriche per lo più indistinguibili dai crostacei i cui antenati non furono mai esposti. Questa scoperta, contraria alle aspettative del team, suggerisce che una sola generazione potrebbe essere sufficiente perché un microbioma si riprenda efficacemente, indipendentemente da quante generazioni di esposizione agli antibiotici l'hanno preceduta.
Il team aveva un'altra sorpresa:il semplice atto di isolare i singoli crostacei, esposti o privi di antibiotici, corrispondeva anche a una minore diversità batterica attraverso le generazioni di D. magna. Sebbene i tassi di sopravvivenza siano diminuiti tra le generazioni di crostacei isolati, sia le dimensioni corporee che la riproduzione totale sono aumentate. Così anche la scomparsa di gruppi batterici relativamente rari, suggerendo che quei gruppi potrebbero svolgere ruoli dannosi.
Avendo dimostrato gli effetti di varie condizioni sui microbiomi, il D. magna dovrebbe continuare a fungere da organismo modello per studiare la resilienza, la diversità e la traiettoria delle comunità batteriche attraverso le generazioni, ha affermato il team.
Cooper spera in particolare che i ricercatori seguano le influenze dell'isolamento, il che indica che il mantenimento di un microbioma diversificato potrebbe dipendere dal fatto che un animale cresca insieme a membri della sua stessa specie. Se è così, ciò potrebbe avere implicazioni per tutta una serie di specie ospiti, ha affermato.
Lo studio è pubblicato su FEMS Microbiology Ecology . + Esplora ulteriormente
