Tutti gli animali sulla Terra formano associazioni con microrganismi, inclusi protisti, batteri, archaea, funghi e virus. Nell'oceano, le relazioni animale-microbico sono state storicamente esplorate in singoli sistemi ospite-simbionte. Tuttavia, nuove esplorazioni sulla diversità dei microrganismi marini associati a diversi ospiti di animali marini stanno spostando il campo degli studi che affrontano le interazioni tra l'ospite animale e un microbioma con più membri multipli. Il potenziale dei microbiomi di influenzare la salute, la fisiologia, il comportamento e l'ecologia degli animali marini potrebbe alterare le attuali conoscenze su come gli animali marini si adattano al cambiamento, e in particolare i crescenti cambiamenti legati al clima e indotti dall'uomo che già hanno un impatto sull'ambiente oceanico.Apprill, A. (2017) "Marine animal microbiomes: toward understanding host–microbiome interactions in a changing ocean". Frontiers in Marine Science, 4: 222. . Material was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Negli oceani è difficile trovare organismi eucarioti che non vivono in stretta relazione con un partner microbico. I microbiomi associati all'ospite influenzano anche il ciclo biogeochimico all'interno degli ecosistemi con effetti a cascata sulla biodiversità e sui processi ecosistemici.
Attualmente sono in fase di studio i microbiomi di diversi animali marini, dglia organismi più semplici, tra cui spugne e ctenofori, agli organismi più complessi come ascidie e squali.
Coralli I coralli sono uno degli esempi più comuni di un ospite animale la cui simbiosi con le microalghe può trasformarsi in disbiosi ed è visibilmente rilevata come sbiancamento. I microbiomi dei coralli sono stati esaminati in una varietà di studi, che dimostrano come le variazioni nell'ambiente oceanico, in particolare la temperatura, la luce e i nutrienti inorganici, influenzino l'abbondanza e le prestazioni dei simbionti microalgali, nonché la calcificazione e la fisiologia dell'ospite.Dubinsky, Z. and Jokiel, P.L. (1994) "Ratio of energy and nutrient fluxes regulates symbiosis between zooxanthellae and corals". Pacific Science, 48(3): 313–324.Anthony, K.R., Kline, D.I., Diaz-Pulido, G., Dove, S. and Hoegh-Guldberg, O.(2008) "Ocean acidification causes bleaching and productivity loss in coral reef builders". Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(45): 17442–17446. . Gli studi hanno anche suggerito che batteri, archaea e funghi residenti contribuiscono inoltre al ciclo di sostanze nutritive e organiche all'interno del corallo, con i virus che potrebbero anche svolgere un ruolo nella strutturazione della composizione di questi membri, fornendo così uno dei primi scorci di un multi-simbiosi di animali marini di dominio.Bourne, D.G., Morrow, K.M. and Webster, N.S. (2016) "Insights into the coral microbiome: underpinning the health and resilience of reef ecosystems". Annual Review of Microbiology, 70: 317–340. . Il gamma-proteobacterium Endozoicomonas sta emergendo come un membro centrale del microbioma del corallo, con flessibilità nel suo stile di vita.Neave, M.J., Apprill, A., Ferrier-Pagès, C. and Voolstra, C.R. (2016) "Diversity and function of prevalent symbiotic marine bacteria in the genus Endozoicomonas". Applied Microbiology and Biotechnology, 100(19): 8315–8324. .Neave, M.J., Michell, C.T., Apprill, A. and Voolstra, C.R. (2017) "Endozoicomonas genomes reveal functional adaptation and plasticity in bacterial strains symbiotically associated with diverse marine hosts". Scientific Reports, 7: 40579. . Dato il recente sbiancamento di massa che si verifica sulle barriere coralline,Hughes, T.P., Kerry, J.T., Álvarez-Noriega, M., Álvarez-Romero, J.G., Anderson, K.D., Baird, A.H., Babcock, R.C., Beger, M., Bellwood, D.R., Berkelmans, R. and Bridge, T.C. (2017) "Global warming and recurrent mass bleaching of corals". Nature, 543(7645): 373–377. i coralli continueranno probabilmente a essere un sistema utile e popolare per la ricerca sulla simbiosi e sulla disbiosi.
Spugne Le spugne sono membri comuni dei diversi habitat bentonici dell'oceano e la loro abbondanza e capacità di filtrare grandi volumi di acqua di mare hanno portato alla consapevolezza che questi organismi svolgono un ruolo fondamentale nell'influenzare i processi bentonici e pelagici nell'oceano.Bell, J.J. (2008) "The functional roles of marine sponges". Estuarine, Coastal and Shelf Science, 79(3): 341–353. . Sono uno dei più antichi lignaggi di animali e hanno un piano corporeo relativamente semplice che si associa comunemente a batteri, archaea, protisti algali, funghi e virus. I microbiomi spugnosi sono composti da specialisti e generalisti e la complessità del loro microbioma sembra essere modellata dalla filogenesi dell'ospite.Thomas, T., Moitinho-Silva, L., Lurgi, M., Björk, J.R., Easson, C., Astudillo-García, C., Olson, J.B., Erwin, P.M., López-Legentil, S., Luter, H. and Chaves-Fonnegra, A. (2016) "Diversity, structure and convergent evolution of the global sponge microbiome". Nature Communications, 7(1): 1-12. . Gli studi hanno dimostrato che il microbioma spugnoso contribuisce al ciclo dell'azoto negli oceani, in particolare attraverso l'ossidazione dell'ammoniaca da parte di archei e batteri.Bayer, K., Schmitt, S. and Hentschel, U. (2008) "Physiology, phylogeny and in situ evidence for bacterial and archaeal nitrifiers in the marine sponge Aplysina aerophoba". Environmental Microbiology, 10(11): 2942–2955. .Radax, R., Hoffmann, F., Rapp, H.T., Leininger, S. and Schleper, C. (2012) "Ammonia‐oxidizing archaea as main drivers of nitrification in cold‐water sponges". Environmental Microbiology, 14(4): 909_923. . Più recentemente, è stato dimostrato che i simbionti microbici delle spugne tropicali producono e immagazzinano granuli di polifosfato,Zhang, F., Blasiak, L.C., Karolin, J.O., Powell, R.J., Geddes, C.D. and Hill, R.T. (2015) "Phosphorus sequestration in the form of polyphosphate by microbial symbionts in marine sponges". Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(14): 4381–4386. . forse consentendo all'ospite di sopravvivere a periodi di deplezione di fosfato in ambienti marini oligotrofici.Colman, A.S. (2015) "Sponge symbionts and the marine P cycle". Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(14): 4191–4192. . I microbiomi di alcune specie di spugne sembrano cambiare nella struttura della comunità in risposta alle mutevoli condizioni ambientali, tra cui la temperaturaSimister, R., Taylor, M.W., Tsai, P., Fan, L., Bruxner, T.J., Crowe, M.L. and Webster, N. (2012) "Thermal stress responses in the bacterial biosphere of the Great Barrier Reef sponge, Rhopaloeides odorabile. Environmental Microbiology, 14(12): 3232–3246. . e l'acidificazione degli oceani,Morrow, K.M., Bourne, D.G., Humphrey, C., Botté, E.S., Laffy, P., Zaneveld, J., Uthicke, S., Fabricius, K.E. and Webster, N.S. (2015) "Natural volcanic CO 2 seeps reveal future trajectories for host–microbial associations in corals and sponges". The ISME Journal, 9(4): 894–908. .Ribes, M., Calvo, E., Movilla, J., Logares, R., Coma, R. and Pelejero, C. (2016) "Restructuring of the sponge microbiome favors tolerance to ocean acidification". Environmental Microbiology Reports, 8(4): 536–544. . così come gli impatti sinergici.Lesser, M.P., Fiore, C., Slattery, M. and Zaneveld, J. (2016) "Climate change stressors destabilize the microbiome of the Caribbean barrel sponge, Xestospongia muta". Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 475: 11–18. .
Note
Bibliografia
Stal, L. J. and Cretoiu, M. S. (Eds.) (2016) The marine microbiome: an untapped source of biodiversity and biotechnological potential Springer.
Voci correlate Microrganismi marini
Collegamenti esterni
Categoria:Microbioma Categoria:Biologia marina