Introduzione:
Molti animali, compresi i vermi, trasportano comunità di microrganismi simbiotici, noti come microbioma, che interagiscono con la fisiologia, il comportamento e l'ecologia del loro ospite. Questi microrganismi forniscono vari benefici all'ospite, come favorire l'acquisizione di nutrienti, la difesa contro gli agenti patogeni e l'adattamento ad ambienti specifici. Sebbene l’importanza del microbioma nei singoli ospiti sia stata ampiamente studiata, la comprensione del modo in cui contribuiscono congiuntamente al successo complessivo dell’ospite in ambienti diversi rimane inesplorata.
Approccio sperimentale:
Per studiare come i vermi ospiti e il microbioma associato contribuiscono congiuntamente all'adattamento ambientale, abbiamo condotto un esperimento utilizzando l'organismo modello Caenorhabditis elegans (C. elegans) e il suo simbionte batterico Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Abbiamo creato ambienti controllati che simulavano due habitat distinti:uno che imitava un ambiente incontaminato e l'altro che ricordava un sito inquinato.
Trattamenti e disegno sperimentale:
Abbiamo istituito quattro gruppi di trattamento:
1. Host incontaminato: C. elegans coltivato nell'ambiente incontaminato senza P. aeruginosa
2. Host inquinato: C. elegans coltivato in ambiente inquinato senza P. aeruginosa
3. Microbioma incontaminato: P. aeruginosa coltivata in ambiente incontaminato senza C. elegans
4. Inquinamento del microbioma: P. aeruginosa coltivata in ambiente inquinato senza C. elegans
Inoltre, avevamo due gruppi di interazione:
5. Co-Cultura-Incontaminata: C. elegans e P. aeruginosa co-coltivati nell'ambiente incontaminato
6. Co-cultura inquinata: C. elegans e P. aeruginosa co-coltivati nell'ambiente inquinato
Raccolta e analisi dei dati:
Per ciascun gruppo di trattamento e interazione, abbiamo misurato vari indicatori di fitness, tra cui tasso di crescita, durata della vita, fecondità e tolleranza allo stress. Abbiamo anche caratterizzato le comunità batteriche associate ai vermi utilizzando il sequenziamento del DNA. Sono state eseguite analisi statistiche per determinare gli effetti delle interazioni ospite-microbioma, delle condizioni ambientali e delle loro interazioni sui risultati di fitness.
Risultati:
I nostri risultati hanno rivelato che l’interazione tra gli ospiti di C. elegans e il microbioma di P. aeruginosa ha influenzato in modo significativo il loro adattamento a diversi ambienti. Quando sono cresciuti insieme nell’ambiente incontaminato, i vermi co-coltivati hanno mostrato una forma fisica più elevata rispetto all’ospite o al microbioma presi singolarmente. Questa interazione positiva è stata attribuita al migliore utilizzo dei nutrienti e alla maggiore difesa contro specifici fattori di stress. Tuttavia, nell'ambiente inquinato, la presenza di P. aeruginosa ha avuto un effetto dannoso sull'ospite, portandolo a una diminuzione della forma fisica. Inoltre, la composizione stessa del microbioma era dinamica e variava a seconda dell’ambiente e della presenza dell’ospite.
Conclusione:
La nostra dimostrazione sperimentale sottolinea il ruolo profondo delle interazioni ospite-microbioma nel determinare l’adattamento ambientale. C. elegans e P. aeruginosa contribuiscono congiuntamente ai risultati di fitness a seconda del contesto ambientale. Questi risultati contribuiscono a una comprensione più profonda delle intricate relazioni tra gli ospiti e i loro simbionti microbici nel modellare gli adattamenti ecologici
