Abaloni e le microbiche “lotte intestine”

Sembrano un’onda dalla cresta frastagliata ed iridescente di sole, mentre si solleva e curva il ventre, terribile e magnifico, prima di abbattersi su tutto ciò che la affronta. Ma, a quel punto, sono solo gusci vuoti, soprammobili da salotto. Vengono chiamati orecchie di mare, da chi, da sempre, ne coglie somiglianze più bidimensionali. Gli abaloni (Figura 1) appartengono alla classe dei gasteropodi marini, cioè animali dotati di un guscio e di un piede reptante, ventrale come la loro apertura buccale. Nati liberi, come tutti, sono ormai anche allevati per fini gastronomici, in scelte regioni del mondo.

Gli abaloni sono splendidi gasteropodi marini commestibili, più famosi per l'effetto decorativo dei loro gusci.
Figura 1 – Abalone blu della Nuova Zelanda – Fonte: https://www.thefishsociety.co.uk/abalone.html

Solo che, in cattività, più di qualche esemplare dà segno di cedimento e si ammala. Al solerte mondo della ricerca il compito di scoprire il perchè ed intanto addentrarsi nelle microbiche relazioni che condizionano, ormai si sa, proprio ogni forma di vita.

Acquacoltura di abaloni: l’imprevisto

L’acquacoltura è ormai uno dei maggiori settori produttivi, in Cile, con prospettive di crescita ulteriore che pongono il paese in cima ai maggiori produttori mondiali di molluschi. Gli abaloni sono, infatti, una risorsa produttiva più stabile e sicura rispetto all’allevamento dei salmoni, per esempio, che pure rappresenta il ramo industriale più sviluppato della nazione. Ma sui salmoni pende costantemente la spada di Damocle delle frequenti patologie, foriere di ovvie ed ingenti perdite economiche. I gasteropodi marini erbivori, invece, intendendo Haliotis rufescens (abalone rosso) e Haliotis discus hannai (abalone giapponese), richiedono meno sforzo produttivo. Adatta temperatura dell’acqua, aree costiere protette, buona disponibilità di alga kelp. E tutto ciò ha anche dei costi di produzione, a dir poco, competitivi.

Eppure, di facile e sicuro nella vita, come nel mercato, non c’è nulla, o per lo meno, non per troppo tempo. Gli allevamenti intesivi, infatti, con tutti i loro “contro” etici e biologici, pur radicati nelle migliori intenzioni, finiscono per essere una culla di patogeni. Chi l’avrebbe detto, dunque, che questi placidi ed insignificanti conchiferi erbivori potessero sviluppare non una patologia, ma una vera e propria sindrome. La sindrome di deperimento (withering syndrome -WS). Ma la realtà che, bisogna dirlo, contribuiamo costantemente a ridisegnare, ad un certo punto decide di sorprenderci.

La sindrome di deperimento, per esempio, è una patologia infettiva importata, per acquisizione involontaria di esemplari di abalone rosso infetti. L’agente eziologico è un organismo simil-Rickettsia, identificato come procariota intracellulare gastrointestinale: Candidatus Xenohaliotis californiensis. I segni morfopatologici si riassumono in una condizione cronica di degenerazione, rimpicciolimento del corpo dell’animale che, essendo l’oggetto del commercio, perde così molto del suo valore economico.

Candidatus Xenohaliotis californiensis

L’impertinente patogeno, in abaloni, provvede ad infettarne l’epitelio intestinale, provocando poi anomalie morfologiche che, come detto, si osservano anche al di fuori della ghiandola digestiva. Deperimento fisiologico, anoressia, cachessia e riassorbimento impressionante della specializzata muscolatura pedestre, ma anche letargia e morte. Tuttavia, ormai, è una forma mentis acquisita quella che correla patologie infiammatorie a composizione del microbiota, tanto nei Vertebrati quanto negli organismi più piccoli. I molluschi non fanno eccezione.

Secondo quanto riportato sullo stato dell’arte da Libertucci e colleghi, da sempre, lo studio delle patologie infiammatorie si concentra, in un primo tempo, sui microrganismi “non indigeni”. Dai tempi di Kock, l’infezione non è che una progressione lineare di eventi ascrivibili, per intero, ai microrganismi esogeni, patogeni: penetrazione, infezione, patologia. Ma Libertucci prosegue la discussione sperimentale affermando, una volta di più, il ruolo cruciale delle colonie “indigene” di organismi, nell’effettivo attecchimento patologico. Anzi rilancia, ed afferma che molte patologie infettive abbiano origine proprio dalla perdita di struttura comunitaria dei microrganismi residenti.

Infezione, deperimento e microbiota negli abaloni: lo studio

Tutto ciò considerato, al gruppo di ricerca guidato da Alejandro Villasante è venuto fatto di pensare che fosse utile indagare più a fondo l’influenza esercitata dalla sindrome di deperimento sulla composizione del microbiota enterico degli abaloni. Sarebbe, questo, il primo passo per comprendere la risposta microbiologica locale.

Le fasi sperimentali hanno, dunque, preso avvio con il campionamento: abaloni rossi di dimensioni comprese tra 35 e 90 mm, provenienti da un centro di acquacoltura presso la Región de Coquimbo, Cile. Nella precedente fase di allevamento, gli abaloni hanno assunto il prodotto commerciale ABLKELP®. I ricercatori hanno distinto i campioni in due gruppi, i sani e gli infetti, sulla base dei segni morfologici e degli esami istologici. Conservati in sacche sterili e posti in ghiaccio fino alle analisi condotte nell’arco delle seguenti 24 ore ed iniziate con la morte procurata, degli individui, per congelamento.

I ricercatori hanno poi proceduto con l’estrazione del DNA, dai campioni di tessuto lisato ed omogenato, con QIAamp PowerFecal DNAKit (Qiagen): l’amplificazione genica ha riguardato la regione V4 dell’rRNA 16S, come da protocollo validato nel lavoro di Caporaso e colleghi. E, dopo corsa elettroforetica degli amplificati (su gel di agarosio 1%), sequenziamento, analisi statistica (DADA 2 – Devisive Amplicon Denoising Algorithm), i ricercatori hanno ottenuto ben 1.018.662 letture geniche. Lo scarto di dati scadenti e chimere ha fruttato, infine, 646.093 dati genici. Le ulteriori analisi non hanno rilevato differenze utili in ricchezza, nell’indice di alfa-diversità (Shannon: p < 0.283; Simpson: p < 0.140), tra molluschi sani e patologici. Riguardo alla beta-diversità, invece, la composizione del microbiota enterico ha mostrato significative differenze tra i due gruppi, in termini di distanza filogenetica (weighted distances).

Phyla microbici in scena

La composizione tassonomica ha, dunque, rivelato che i phyla microbiologici dominanti in abaloni sani, a livello del tratto digerente, siano:

  • Proteobacteria (62.8%),
  • Tenericutes (23.4%),
  • Planctomycetes (4.8%).

I phyla prevalenti, invece, nel microbiota digerente degli individui patologici si sono rivelati essere:

  • Proteobacteria (44.6%),
  • Epsilonbacteraeota (15.5%),
  • Planctomycetes (12.3%).

In termini di generi, inoltre, i microrganismi dominanti, nei sani, sono stati:

  • Mycoplasma (23.1%),
  • Vibrio (8.9%),
  • Arcobacter (3.1%).

C.X. californiensis (25.1%) e Arcobacter (15.5%), invece, i generi in individui affetti dalla sindrome patologica.

Risulta, quindi, evidente che in entrambi i gruppi, i Proteobacteria siano dominanti sugli altri. Anche un altro lavoro, condotto da Neu e colleghi, riscontrò, in effetti, che tale phylum fosse ricorrente non solo nel microbiota associato al tratto digestivo, ma nell’intero corpo di specie intertindali di gasteropodi: Lottia gigantea, Littorina keenae e Chlorostoma funebralis. Inoltre, Ito e colleghi registrarono, già tempo prima, la presenza di Proteobacteria anche nel microbiota digerente di Mytilis edulis, ovvero le cozze dalle valve blu. In realtà, però, non tutta la letteratura scientifica precedente concorda sull’argomento. Per Gobet e colleghi sarebbe il phylum dei Fusobacteria quello prevalente in Haliotis tuberculate, consumatore di alghe diverse come Palmaria palmata, Ulva lactuca, Saccharina latissima, Laminaria digitate. Il microbiota del tratto digerente, così, finisce per dimostrare una notevole variabilità, sulla base di quadri stagionali ed ambientali, dieta, specie ospiti.

La “scalata sociale” del Mycoplasma

Interessante, in questo panorama, è la ricerca condotta Hollants e colleghi, durante la quale si scoprì che il Mycoplasma abbondasse nelle alghe, alimento cardine dei gasteropodi erbivori. Naturalmente, ciò consentì una logica correlazione tra fattore dietetico e presenza del phylum nel microbiota, in individui non-patologici. Di fatto, il Mycoplasma risulta, secondo Pierce e Ward, essere membro del core microbico del microbiota dei bivalvi, tanto in ostriche orientali quanto in cozze blu. Quindi, nonostante la pessima fama guadagnata sul campo umano dal “batterio a forma di micete”, il suo presenzialismo in molluschi sani dichiarerebbe un ruolo ecologico di spicco.

Il vero e proprio mutualismo, poi, indagato da Wang e colleghi, deriva, invece, dalla incapacità del Mycolplasma di far fronte alle più semplici funzioni di sussistenza metabolica, a causa di un genoma piuttosto piccolo. Il batterio, infatti, si procura acidi grassi e steroli dal metabolismo dell’ospite, ed in cambio gli fornisce un contributo utile alla completa digestione di alimenti, anche quelli poco nutritivi. Rifornisce, quindi, l’ospite compiacente di aminozuccheri e carboidrati semplici. E, a riprova di questi sottili compromessi biochimici, si citano i numerosi geni batterici coinvolti nella degradazione di glicani, proteine e oligosaccaridi complessi.

Non ultimo benefit, per l’ospite che se ne faccia carico, una protezione aggiuntiva da infezioni da parte di altri patogeni: trattasi di inibizione competitiva sui siti di adesione cellulari, a livello epiteliale. Il Mycoplasma aderisce, infatti, strettamente alle cellule dell’ospite sfruttando le proteine di membrana più esterne e superficiali, distruggendo poi, con la sua liasi specifica, i residui di acido silico ivi presenti, così da negare ogni appiglio ad altri patogeni.

Gli equilibri microbici in abaloni

Lo studio di Villasante, dunque, dichiara Mycoplasma dominante in individui sani e ridotto in quelli patologici dove, invece, si erge Candidatus Xenohaliotis californiensis sul Mycoplasma. L’aver rinvenuto, tuttavia, C.X. californiensis anche in individui sani, dimostra che esso da solo non basti a causare l’infezione e la sindrome derivante. Servono infatti anche altre congiunture biologiche.

Il genere Lactobacillus, inoltre, è risultato discretamente abbondante in molluschi sani. Noto componente della grande famiglia dei LAB (batteri lattici), si fregia di garantire aggiustamenti preziosi dell’habitat enterico in cui risieda. E’, da sempre, un prezioso alleato delle buone profilassi probiotiche nei sistemi di acquacoltura. La sua supplementazione favorisce, perciò, miglioramento di crescita, contributo enzimatico, inibizione di colonizzazioni patogene.

In fin dei conti, l’allevamento intensivo crea sempre condizioni biologicamente stressogene che solleticherebbero spesso il desiderio di premunirsi, contro incerti patologici e perdite economiche, ricorrendo al bombardamento antibiotico. Con le famigerate, conseguenti, rese dei conti collettive. Dal 2003 l’Unione Europea ha vietato l’uso di antibiotici in pratiche di acquacoltura. Ma per stare tutti più tranquilli sull’applicazione responsabile di questi veti, sarà il caso di auspicare strategie a favore di una selezionata vita microbica, piuttosto che contro la vita di tutti.

Riferimenti bibliografici

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