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As diferenças entre a coleção de bactérias e outros microrganismos que vivem no trato digestivo das aves – seus microbiomas intestinais – não são impulsionadas principalmente pela diversidade da dieta, ao contrário de uma hipótese proposta recentemente. Em vez disso, uma equipe de pesquisadores da Penn State descobriu que a evolução pode desempenhar um papel maior na explicação dessas diferenças, o que poderia ter implicações em como essas espécies se adaptam a novos habitats.
Dependendo da espécie, o microbioma de um animal pode afetar a digestão, função imunológica e resposta a doenças, desenvolvimento, metabolismo e comportamento de seu hospedeiro. Nos mamíferos terrestres, há um sinal claro de que a história evolutiva desempenha um papel importante na determinação de seus microbiomas, com as espécies mais relacionadas entre si tendendo a ter os microbiomas mais semelhantes e aquelas que são mais distantes tendem a ter microbiomas mais diferentes. .
“Por outro lado, as diferenças entre os microbiomas intestinais das espécies em pássaros e morcegos são muito menos pronunciadas, e os condutores desses diferentes padrões permanecem obscuros”, disse Marcella Baiz, pesquisadora de pós-doutorado da Penn State, que liderou a pesquisa. “Foi recentemente sugerido que as diferenças menos pronunciadas entre os microbiomas intestinais de pássaros e morcegos podem ser resultado de mudanças no sistema digestivo como adaptações para o vôo motorizado. Neste estudo, investigamos essa hipótese examinando o impacto relativo da história evolutiva de um pássaro e seu ambiente, incluindo dieta, nos microbiomas intestinais de 15 espécies de toutinegras”.
Aves e morcegos têm um sistema digestivo mais curto e simplificado em comparação com os mamíferos terrestres, o que significa que a comida passa mais rapidamente, o que reduz o peso ao voar. Um estudo recente sugeriu que, devido a essa maior rotatividade nos alimentos, também pode haver maior rotatividade na comunidade microbiana no intestino e, portanto, a dieta teria uma influência mais forte no microbioma intestinal. No entanto, estudos recentes que investigaram o microbioma intestinal em aves consideraram animais em cativeiro, que têm dietas artificiais, ou caracterizaram dietas usando categorias amplas de tipo de dieta, o que fornece um quadro incompleto.
No estudo atual, publicado em um artigo publicado on-line em 21 de novembro na revista Ecologia Moleculara equipe de pesquisa coletou amostras fecais de mais de 400 pássaros de 15 espécies de toutinegras do centro da Pensilvânia e da região de Adirondack, em Nova York.
“Um dos pontos fortes do nosso estudo é que conseguimos coletar amostras de muitos indivíduos de cada espécie em duas localidades diferentes”, disse Baiz. “Embora alguns estudos anteriores possam ter incluído um número maior de espécies, eles podem ter amostrado apenas alguns indivíduos de cada espécie, por isso não está claro se a amostragem é representativa da espécie como um todo”.
Os pesquisadores extraíram e sequenciaram o DNA das amostras fecais para identificar as espécies de bactérias presentes no intestino de uma ave, bem como as espécies de insetos que cada ave havia comido. As espécies mais comuns de bactérias que eles identificaram também estão presentes em outros tipos de aves.
Quando os pesquisadores examinaram a diversidade de bactérias dentro dos microbiomas das aves, a identidade das espécies de aves foi o maior fator explicativo. A diversidade de insetos em sua dieta não foi fortemente relacionada à diversidade de bactérias em seu intestino. Além disso, quando os pesquisadores agruparam as toutinegras pela semelhança do microbioma intestinal, essas relações eram mais parecidas com a árvore da vida da toutinegra – uma árvore que agrupa as toutinegras por parentesco evolutivo entre as espécies – do que com uma árvore que agrupava as toutinegras por sua dieta. semelhança.
“Nossos resultados sugerem que a diversidade da dieta pode não ser o fator mais importante que molda o microbioma intestinal dessas aves, portanto, a hipótese de que a rápida renovação intestinal e a evolução de um trato digestivo encurtado favorecem as influências ambientais na condução da composição do microbioma intestinal pode ser muito simples”, disse Baiz. “Planejamos continuar investigando como a evolução do hospedeiro pode moldar os microbiomas intestinais dos toutinegras, que são um grupo muito diversificado de mais de 100 espécies de pássaros canoros que divergiram rapidamente nos últimos 7 milhões de anos. Se houver uma assinatura da evolução, podemos espera que o microbioma desempenhe um papel na forma como as aves se adaptam a novos habitats à medida que são colonizadas, ou – se duas espécies diferentes se acasalarem e produzirem uma ave híbrida, o que é comum entre os toutinegras – isso pode afetar a compatibilidade do microbioma e sucesso final da descendência híbrida.”
Os pesquisadores reconhecem que grande parte da variação entre os microbiomas das aves permanece inexplicável e que estudos futuros devem continuar a explorar a evolução e outros fatores ecológicos. Em seguida, a equipe planeja investigar se alimentos específicos estão relacionados a bactérias específicas no intestino.
“Gostaríamos de saber se os microbiomas das aves são influenciados por bactérias associadas aos organismos que estão comendo ou se estão pegando bactérias associadas ao ambiente onde estão se alimentando”, disse Baiz. “Também gostaríamos de examinar todo o ciclo migratório da ave, já que a migração vem com todo um conjunto de mudanças fisiológicas que podem influenciar a química do intestino. O que as aves comem quando migram para o sul também seria completamente diferente do que comem estão comendo onde provamos no leste da América do Norte.”
Além de Baiz, a equipe de pesquisa da Penn State inclui Andrea Benavides Castaño, estudante de graduação na época da pesquisa; Andrew Wood, tecnólogo de pesquisa; e David Toews, professor assistente de biologia. A equipe também inclui Eliot Miller, gerente de desenvolvimento de coleções do Cornell Lab of Ornithology. Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation, o Penn State Department of Biology, os Penn State Huck Institutes of the Life Sciences e o Cornell Lab of Ornithology.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Estado de Penn. Original escrito por Gail McCormick. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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