Il microbioma dei pipistrelli può sincronizzarsi socialmente

Un recente studio condotto sui pipistrelli della frutta ha rivelato che, per i membri di una stessa colonia, il microbioma della loro pelliccia può sincronizzarsi socialmente.

Gli amici più stretti condividono anche i micorganismi

Si dice che il legame che unisce gli amici è invisibile. Chi l’avrebbe mai detto che questa affermazione potesse essere vera anche in senso letterale? I legami si rafforzano con la condivisione, gli amici più intimi infatti condividono ogni cosa: luoghi, ideali, esperienze e perfino i microrganismi. Proprio a tal riguardo è stato dimostrato che microbiomi intestinali e cutanei delle persone che abitano nella stessa casa sono molto più simili rispetto a quelli di conoscenti con i quali non sussistono forti legami sociali.

Lo stesso fenomeno è stato osservato anche negli animali. I babbuini mostrano una maggiore similarità nei microbiomi intestinali tra gli individui che vivono a più stretto contatto. Questi processi possono essere influenzati da numerosi e complessi fattori come la dieta, l’etologia, l’ambiente circostante, l’espressione genica.

Lo studio

Studi condotti sui microbiomi socialmente strutturati rappresentano al momento una semplice fotografia del fenomeno. Ciò che non risulta ancora chiaro è come la vita sociale di un individuo possa plasmare il suo microbioma nel tempo. Un team di ricerca israeliano ha scoperto che, per i pipistrelli della frutta egiziani (Rousettus aegyptiacus), i microrganismi che vivono nella loro pelliccia mostrano delle strette ed articolate affinità tra i membri di una stessa colonia, tanto da risultare sincronizzati tra loro.

Un’uniforme olfattiva

Le comunità microbiche presenti nella pelliccia di questi mammiferi possono forgiare l’odore, influenzando il modo in cui i pipistrelli si percepiscono l’un l’altro. Questi profili olfattivi sincronizzati potrebbero fungere da ‘’uniforme olfattiva’’, necessaria per l’identificazione dei membri del gruppo. Tali scoperte possono avere implicazioni importanti nell’etologia animale e nella difesa dalle malattie infettive.

L’importanza del microbioma cutaneo

Nonostante le spiccate capacità immunitarie, le popolazioni di pipistrelli sono minacciate da numerose malattie infettive, il più famoso è forse il fungo che causa cosiddetta White-nose syndorome (WNS), responsabile del declino della chirotterofauna in tutto il Nord America. Cambiamenti del microbioma della pelliccia potrebbero influire in maniera positiva o negativa sulla resistenza a malattie simili. In generale, il microbioma cutaneo svolge un ruolo estremamente importante nella salute dell’organismo che lo ospita. Un altro importante esempio nel regno animale è dato dal microbioma presente sulle mucose di alcuni anfibi che li protegge dall’attacco di un fungo letale per questi ultimi, il Batrachochytrium dendrobatidis.

Microbiomi cutanei e intestinali

Nel loro lavoro, Kolodny e collaboratori hanno preso in esame due colonie di pipistrelli della frutta: una in cattività e un’altra in natura. Sono state campionate pellicce e feci dei pipistrelli ogni settimana per 13 settimane. Attraverso il sequenziamento del DNA di questi campioni è stato possibile realizzare un profilo dei diversi microbiomi, confrontandone le dinamiche (fig. 1). Per i pipistrelli in cattività, il team ha anche campionato le sostanze chimiche volatili rilasciate dalla pelliccia degli animali. Tali analisi hanno rivelato cambiamenti sincroni nei microbiomi della pelliccia e nei profili degli odori dei pipistrelli, ma non nei microbiomi intestinali dei pipistrelli. Il microbioma intestinale di ogni pipistrello, proprio come un’impronta digitale, mostra una firma distintiva che persiste nel tempo.

Dinamiche microbiomi intestinali e cutanei dei pipistrelli della frutta
Figura 1 – Dinamiche dei microbiomi intestinali e cutanei dei pipistrelli della frutta.
https://www.nature.com/articles/s41559-018-0749-2

Perché il microbioma si sincornizza?

Spiegazioni relative a tale fenomeno di sincronizzazione derivano dal fatto che i pipistrelli defecano durante il volo, spruzzando le loro feci sulle pareti dei loro rifugi. All’interno dei cosiddetti roost, i pipistrelli, raccogliendosi a stretto contatto (fig. 2) , consentono così ai microrganismi di spostarsi ed ‘’uniformare’’ il microbioma di ciascun pipistrello. Non accade lo stesso all’interno dell’intestino di questi mammiferi. L’ospite infatti, pone barriere alla colonizzazione microbica attraverso succhi gastrici e fattori immunitari. Sono proprio tali barriere a conferire un’individualità più marcata a ciascun individuo.

Colonia di Chirotteri
Figura 2 – Colonia di chirotteri

Il pan-microbioma

Il trasferimento microbico pipistrello-pipistrello attraverso la pelliccia implica il fatto che i microbiomi dei membri di una stessa colonia possano essere identificati come “un unico grande microbioma’’. Questa idea pone le basi per la formulazione di un nuovo concetto di ecologia animale: quello di un pan-microbioma determinato da rapporti sociali. Il pan-microbioma rappresenta quindi l’insieme dei microrganismi trovati su un gruppo di ospiti, siano essi una famiglia o un gruppo sociale stabilito da condizioni etologiche. Un altro aspetto degno di nota riguarda il fatto che attraverso lunghi processi evolutivi, gli animali con pan-microbiomi socialmente mediati potrebbero conservare una maggiore diversità microbica rispetto ad animali asociali.

Highway to bats

Le relazioni sociali infatti, possono essere immaginate come delle vere e proprie ‘’autostrade’’ per i pan-microbiomi: tali reti di comunicazione sono in grado di produrre degli effetti rilevanti sulla salute dell’ospite. Ad esempio, se quest’ultimo perde un microrganismo importante per determinate funzioni, è molto probabile che tale microrganismo possa essere recuperato attraverso la suddetta rete.

Questo studio contribuisce ad avvalorare un consenso scientifico emergente, secondo cui l’ambiente all’interno del quale un animale vive, la dieta e le relazioni sociali svolgono un ruolo importante nel modellare il suo microbioma, e conseguentemente, i servizi che il microbioma fornisce all’ospite. Riassumendo in semplici termini, l’ecologia esterna di un animale guida la sua ecologia interna.

Limiti dello studio

Il limite principale di questo studio è dato dal fatto che le evidenze più marcate di microbiomi socialmente sincronizzati sono state osservate nella colonia di pipistrelli in cattività. In condizioni controllate, i rifugi in cui i pipistrelli si incontrano sono limitati. Questo aspetto potrebbe favorire una maggiore sincronizzazione del microbioma del pelo, rispetto all’ambiente naturale, soggetto ad una più elevata variabilità.

Prospettive future

Le future ricerche focalizzate sullo studio dei cambiamenti del microbioma cutaneo negli animali selvatici saranno necessarie per comprendere se la sincronia microbica è diffusa in condizioni naturali. Se la risposta dovesse essere positiva, questo fenomeno potrebbe spiegare importanti implicazioni per i costi e i benefici della socialità e delle relazioni ospite-microrganismo. Tali studi potrebbero inoltre contribuire a consolidare gli sforzi conservazionistici di tali specie, legati soprattutto alla riduzione della frammentazione degli habitat.

Barriere contro le infezioni

Come anticipato, barriere come la pelliccia e la pelle fungono come prima linea di difesa contro le infezioni. Il microbioma presente all’interno del pelo svolge un’ulteriore azione protettiva e contribuisce ad ostacolare o attenuare le infezioni. Questi effetti possono essere particolarmente importanti nei pipistrelli perché la maggior parte delle specie di pipistrelli vive in gruppi. In un’ottica generale inoltre, l’attività svolta dal microbioma è in grado di mitigare la propagazione di numerose infezioni cutanee nell’ambiente circostante. Si tratta di un aspetto importante, considerando che i chirotteri rappresentano una delle principali fonti di malattie zoonotiche.

I pipistrelli come ”serbatoi” di virus

Alcune ricerche hanno dimostrato come i pipistrelli siano in grado di ospitare una notevole diversità di virus, tanto da definirli dei veri e proprio reservoirs, serbatoi di agenti patogeni. Il loro affascinante e complesso sistema immunitario è infatti in grado di attenuare le reazioni infiammatorie che i patogeni producono in altre specie, compreso l’uomo.

Una particolare vicenda evolutiva

È stato osservato un vero e proprio ‘patto di sopravvivenza’, secondo il quale i pipistrelli risultano immuni per molti virus, mentre questi ultimi hanno la possibilità di sopravvivere e diffondersi in altri ospiti. Tale fenomeno pare derivi dell’adattamento fisiologico al volo. Questo grande espediente evolutivo, causa infatti un forte stress cellulare, producendo violentissime reazioni infiammatorie.

Il sistema immunitario dei pipistrelli

Per ovviare a tali difficoltà, i pipistrelli hanno sviluppato un sistema immunitario estremamente efficiente. I chirotteri ospitano molti virus senza mostrare nessuno dei gravi sintomi che questi patogeni scatenano in ospiti diversi. Tra questi, molti emersi negli ultimi decenni si sono rivelati particolarmente pericolosi per la salute umana. I più conosciuti sono sicuramente i virus delle febbri emorragiche di Marburg ed Ebola, il virus della SARS e con molte probabilità, anche SARS-CoV-2, l’agente patogeno responsabile del COVID-19.

Interrogativi biologici e approcci integrati

Come questo sia possibile rimane tuttora una affascinante domanda dal punto di vista biologico. La speranza futura è quella di poter rispondere a tale interrogativo e utilizzare questi approcci integrati, non solo per studi evoluzionistici, ma anche al fine di promuovere sia la conservazione del patrimonio naturale che della salute pubblica. Le conoscenze di cui disponiamo risultano ancora frammentarie. Un aspetto cruciale che resta ancora da chiarire è come queste risposte immunitarie dei pipistrelli siano in grado di condizionare l’evoluzione dei virus che ospitano.

Conservazione dei chirotteri

Ad ogni modo, per scongiurare futuri spillover, è necessario tutelare maggiormente i chirotteri, la fauna selvatica in generale e tutti gli habitat naturali. In questo momento i pipistrelli rappresentano il culmine di un’instabilità ambientale, di una gestione impropria dell’intera risorsa naturale. Soprattutto in questo momento così delicato, è bene ricordare e sottolineare il loro importante ruolo all’interno dell’ambiente.

Impollinazione da parte di chirotteri
Figura 3 – Impollinazione da parte di chirotteri

Servizi ecosistemici

I pipistrelli offrono infatti numerosi e nodali servizi ecosistemici, attraverso l’impollinazione (fig.3), la fertilizzazione dei suoli, il controllo di insetti potenzialmente nocivi alla salute dell’uomo, di altri animali o delle colture. Anche se in maniera quasi impercettibile, questi servizi sostengono la nostra vita. I pipistrelli non dovrebbero essere visti come serbatoi di virus potenzialmente rischiosi per la salute umana, ma come fonti di informazioni utili per studiare un sistema immunitario esclusivo, in grado di innescare risposte differenti, e per alcuni aspetti più efficaci rispetto a quelle degli altri mammiferi, compreso l’uomo.

Riferimenti bibliografici

  • Archie, Elizabeth A. “Bat microbiomes are socially synchronized.” Nature ecology & evolution 3.1 (2019): 18-19.
  • Kolodny, Oren, et al. “Coordinated change at the colony level in fruit bat fur microbiomes through time.” Nature ecology & evolution 3.1 (2019): 116-124.

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