Studiu asupra leilor din Namibia: sute de genomuri microbiene necunoscute, descoperite în intestinul marilor feline
Cercetătorii au analizat 23 de mostre proaspete de fecale de la 20 de lei sălbatici din Parcul Național Etosha din Namibia și au reconstruit 318 genomuri bacteriene și 102 genomuri virale. Majoritatea s-au dovedit suficient de diferite de genomurile din bazele de date internaționale de referință, ceea ce indică specii în mare parte noi pentru știință.
Studiul, publicat în Animal Microbiome, este prima analiză cuprinzătoare, rezolvată la nivel de genom, a microbiomului intestinal al leilor africani liberi. Autorul principal Carl Belger, care a realizat cercetarea în cadrul studiilor sale de masterat, spune că foarte puține lucrări secvențiaseră anterior microbiomul intestinal al leilor, iar întrebarea centrală a proiectului a fost cum arată acest microbiom.
Colectarea mostrelor a făcut parte dintr-un efort ecologic mai amplu asupra leilor din Etosha. Când animalele erau imobilizate de veterinari, echipe din țări și discipline diferite colaborau pentru a recolta sânge, păr și alte probe și pentru a monta zgarde de monitorizare, astfel încât o singură imobilizare să ofere cât mai multe informații. Belger era responsabil de probele fecale proaspete. Într-o ocazie, echipa lucra la un leu tânăr spre apus, în timp ce membrii hăitei priveau din spatele vehiculelor.
Un microbiom este comunitatea de microorganisme, inclusiv bacterii și virusuri, care trăiesc într-un anumit mediu. Acestea contribuie la digestie și metabolism și pot fi legate de dieta, mediul și starea de sănătate ale animalului. Secvențierea modernă a ADN-ului permite investigarea acestor comunități fără cultivarea prealabilă a fiecărei bacterii în laborator.
Scott Hazelhurst, profesor și bioinformatician la Institutul Sydney Brenner pentru Bioscience Moleculară din cadrul universității sud-africane, coautor al studiului, compară problema computațională cu rezolvarea simultană a sute de puzzle-uri amestecate: unele piese lipsesc, altele sunt deteriorate sau duplicate, iar bioinformatica trebuie să stabilească ce piese se potrivesc. Analiza leilor a implicat zeci de mii de ore de procesor și a generat zeci de terabytes de date.
Procesul a scos la iveală și o problemă fundamentală: computerele pot identifica ADN-ul doar comparându-l cu informații biologice deja catalogate, iar o mare parte a microbiomului leilor nu fusese catalogată. Când echipa a adăugat genomurile microbiene reconstruite din leii studiați la datele de referință, proporția secvențelor de ADN neclasificate a scăzut de la 24,5% la 4,5%. Hazelhurst spune că se aștepta să găsească multe bacterii noi, dar a fost surprins de cât de noi erau.
Studiul a identificat căi microbiene asociate metabolismului purinelor, substanțe prezente în concentrații mari în carne și țesut animal, relevante pentru un animal aproape în întregime carnivor. Cercetătorii au găsit căi microbiene aproape complete capabile să descompună adeninele și guaninele în uree. Hazelhurst subliniază că microbiota este o parte esențială a metabolismului oricărei specii, iar înțelegerea ecologiei, metabolismului și sănătății leilor presupune și înțelegerea organismelor care trăiesc în interiorul lor.
Există posibile aplicații și pentru conservare. Cercetări pe mai multe specii au arătat că viața în captivitate poate fi asociată cu o diversitate microbiană intestinală redusă, deși Belger avertizează că acest lucru nu este universal valabil. Stabilirea aspectului microbiomului la animalele cu adevărat sălbatice oferă o referință față de care pot fi comparate schimbările viitoare. Studiul din Etosha a fost prea mic pentru a răspunde întrebărilor despre diferențele dintre hăite, masculi și femele sau etapele vieții unui leu; cercetări viitoare ar putea explora cum se schimbă microbiomul între anotimpuri, în timpul sarcinii sau ca răspuns la stresul de mediu.
Belger revine la ideea că acesta este încă o frontieră nouă a științei. Comunitățile microbiene apar la specii și în medii diferite, iar aceleași organisme pot exista la gazde diferite și pot juca roluri foarte diferite. Studiul unei specii contribuie astfel la înțelegerea altora: o parte din clasificarea microbiomului leilor a fost posibilă datorită cercetărilor asupra microbiomului uman. Pentru moment, leii din Etosha au adăugat sute de genomuri microbiene acestei hărți în creștere și au arătat cât de mult rămâne de descoperit în interiorul unuia dintre cele mai cunoscute animale ale Africii.
