I pesci chirurgo del Mar Rosso usano batteri giganti metabolicamente diversi per digerire diversi tipi di alghe, secondo nuove ricerche. Questi risultati non solo spiegano le basi della diversità dei pesci chirurgo, ma possono anche fornire una preziosa risorsa genetica per la ricerca sui biocarburanti.

Un team internazionale guidato dai ricercatori KAUST ha utilizzato tecniche di sequenziamento ad alto rendimento per studiare le comunità di microbi simbionti nell'intestino dei pesci chirurgo del Mar Rosso che si nutrono di alghe marine. Analizzando i genomi, hanno scoperto che le comunità sono dominate da un singolo gruppo di batteri giganti noto come Epulopiscium, e che mancano della diversità che si trova nei microbiomi degli erbivori terrestri.

"La degradazione della biomassa vegetale nei vertebrati terrestri di solito richiede cocktail di enzimi provenienti da microrganismi intestinali, ognuno dei quali ha la capacità di scomporre diversi costituenti, " spiega il ricercatore KAUST David Ngugi, che ha condotto lo studio. Le alghe mancano di molti dei complessi costituenti della parete cellulare e dei polisaccaridi che si trovano nelle piante terrestri, come lignina e cellulosa, e quindi una comunità microbica più semplice è probabilmente sufficiente per digerirli.

Tuttavia, l'analisi dell'espressione genica ha rivelato importanti differenze tra l'Epulopiscium nei pesci chirurgo specializzati nell'alimentazione di alghe rosse o brune. "A seconda delle alghe di cui si nutre l'ospite, gli Epulopiscium hanno enzimi corrispondenti per abbattere quei polisaccaridi, " dice Ngugi. "Così tanto che probabilmente non puoi prendere un Epulopiscium da un ospite che mangia alghe rosse e trapiantarlo in un ospite che mangia alghe brune perché non hanno la capacità metabolica di degradare ciò che l'altro ospite sta mangiando".

Questa specializzazione aiuta a spiegare la diversità dei pesci chirurgo di barriera perché dividono l'ambiente in diverse nicchie dietetiche. Sulla base delle loro analisi, i ricercatori suggeriscono di dividere il simbionte Epulopiscium in tre generi.

Il team ha anche monitorato l'espressione genica in Epulopiscium durante un giorno e ha scoperto che corrispondeva allo stile di vita dell'ospite, con geni legati alla digestione attivi durante la mattinata quando l'ospite si nutriva. "È stato davvero emozionante, " dice Ngugi, perché ha chiaramente dimostrato il ruolo dei batteri giganti nell'intestino.

La capacità di fermentare le alghe renderà Epulopiscium una preziosa risorsa genetica per lo sviluppo di biocarburanti a base di alghe. I risultati evidenziano anche il legame tra cibo, pesci e microbi alla base della diversità delle comunità della barriera corallina. "Il tipo di simbiosi che si è sviluppato per utilizzare le risorse alimentari specifiche nella barriera corallina si è verificato su scale temporali evolutive, " dice Ngugi. "I nostri dati suggeriscono che non è qualcosa che può essere acquisito o ristabilito in breve tempo".