Il peso del microbiota

Pipistrelli e uccelli hanno un microbiota molto diverso da quello di tutti gli altri vertebrati, più “leggero” e per certi versi simile. Secondo un recente studio, il motivo di questa strana somiglianza potrebbe essere molto semplice: entrambi hanno osato spiccare il volo.
Micron
Giornalista scientifica

Negli ultimi tempi siamo alquanto ossessionati dalla salute del nostro microbiota intestinale. Basta contare le pubblicità di pre e probiotici che promettono di aiutare quella comunità di microrganismi che popola il nostro tratto gastrointestinale e che ci regala diversi benefici indispensabili. Eppure, c’è chi non si affida troppo ai suoi batteri simbionti, tanto da averli letteralmente lasciati a terra.

Pipistrelli e uccelli hanno infatti un microbiota molto diverso da quello di tutti gli altri vertebrati, più “leggero” e per certi versi simile. Il motivo di questa strana somiglianza potrebbe essere molto semplice: entrambi hanno osato spiccare il volo. È quanto sostengono, sulle pagine di mBio, i ricercatori dell’Università di California di San Diego che hanno elaborato un albero filogenetico del microbiota dei vertebrati: un albero di filosimbiosi.

Per realizzare l’impresa, il gruppo di scienziati guidato da Se Jin Song e Rob Knight ha raccolto e analizzato tamponi orali e campioni fecali di circa 900 specie di vertebrati, tra cui 315 mammiferi e 491 uccelli. E oltre a valutare le relazioni filogenetiche tra gli animali, ha tenuto conto anche del tipo di dieta e della struttura generale del microbiota intestinale ritrovato. Uno sforzo non indifferente che ha coinvolto dozzine di istituti nel mondo nella ricerca, ma necessario per rispondere a diverse domande. Per esempio: fino a che punto la filogenesi animale ricapitola anche la filogenesi del microbiota? Oppure animali lontanamente imparentati, ma con diete simili, hanno comunità microbiche che si assomigliano?

La risposta potrebbe sembrare scontata a chi mastica un minimo di evoluzione. Eppure così non è. In generale, animali che condividono una buona fetta della loro storia evolutiva e hanno una dieta simile hanno un microbiota intestinale che si somiglia. Così per esempio, nei mammiferi si riesce a fare previsioni abbastanza attendibili sulle comunità microbiche che una specie potrebbe ospitare nel suo intestino. Ma questo non vale per le oltre 35 specie di chirotteri esaminate. Il loro è un microbiota completamente diverso da quello di tutti gli altri mammiferi, unico nel suo genere. E che anzi ha molti più punti in comune con quello degli uccelli.

Tanto per cominciare, i chirotteri hanno un intestino più corto rispetto ai mammiferi terrestri che hanno dimensioni paragonabili e ospitano un minor numero di microrganismi. Proprio come gli uccelli. Inoltre, se paragonata a quella dei loro parenti terrestri, la flora batterica intestinale dei pipistrelli è più povera di batteri appartenenti al phylum Bacteroidetes e più ricca di proteobatteri come Escherichia coli, Salmonella typhi, Vibrio cholerae ed Helicobacter pylori, che invece sono molto comuni nel tratto intestinale degli uccelli.

Ma a sorprendere il team è stata ancora un’altra caratteristica del microbiota dei chirotteri: ognuno ospita una comunità di batteri ben diversa, come se non esistesse alcuna relazione tra microbiota e storia evolutiva. Il loro microbioma è quindi imprevedibile. E lo stesso vale per gli uccelli. Insomma, è come se pipistrelli e uccelli potessero praticamente fare a meno di questa simbiosi evolutasi in migliaia di anni e fondamentale per altri animali.

Per i ricercatori dell’Università della California a San Diego questa stranezza ha però una spiegazione molto semplice. Sia gli uccelli che i chirotteri hanno sviluppato indipendentemente la capacità di volare e questo potrebbe aver modificato il loro rapporto con quei microscopici ospiti a cui noi umani siamo tanto legati. Volare è un tipo di locomozione che richiede grandissime quantità di energia e il microbiota – per quanto offra benefici – sottrae comunque delle energie. Semplicemente, potrebbe non esserci abbastanza cibo per mantenere una relazione simbiotica con i batteri, che sia reciprocamente vantaggiosa.

Inoltre, è indispensabile rimanere quanto più leggeri possibile e i batteri un loro peso ce l’hanno. Noi umani, ad esempio, ci portiamo addosso un microbiota che pesa circa un chilo e qualcosa. Una mucca arriva anche a 18 chili. È per questo che, secondo gli autori, chirotteri e uccelli avrebbero poco a poco ridotto all’osso il loro microbiota, lasciandolo a terra. Se voli e «sei un animale che ha esigenze energetiche molto elevate potresti non essere in grado di permetterti di trasportare tutti quei batteri in giro o di nutrirli a sufficienza e riceverne dei vantaggi» ha spiegato Holly Lutz, tra gli autori del paper.

A dare forza a questa ipotesi ci potrebbe essere poi un altro indizio. Il microbiota degli uccelli non volatori – come struzzi, emù, casuari, kiwi e nandù – differisce da quello degli uccelli volatori e si avvicina invece a quello dei mammiferi terrestri, come piccoli mammiferi insettivori tra cui toporagni, talpe e pangolini.

L’albero di filosimbiosi di sicuro ha fatto crollare qualche ipotesi data quasi per certa e ci ha obbligato a considerare importanti nuovi driver e convergenze evolutive. Mentre alcuni animali hanno relazioni molto stabili con i loro microbiomi, con comunità batteriche simili che persistono da milioni di anni, altri vi hanno instaurato relazioni molto dinamiche. Come i pipistrelli che hanno una “relazione complicata” con la loro flora batterica, a metà strada tra quella dei mammiferi e quella degli uccelli volatori. E dunque l’essere riusciti a spiccare il volo, negli uccelli e nei chirotteri, potrebbe aver portato a modificazioni dirette e profonde del microbiota, che sollevano altre domande, ad esempio: quali altre pressioni evolutive avrebbero potuto influenzare le comunità microbiche?

Secondo gli autori, probabilmente, dovremmo rivedere completamente il nostro modo di pensare al microbiota. Potrebbero essere infatti i mammiferi – umani compresi – l’eccezione piuttosto che la regola in termini di stretta dipendenza dai microbi intestinali. Il prossimo passo, ora, sarà tuffarsi negli esami di metagenomica per rispondere alle nuove domande sull’evoluzione di queste relazioni complicate con questi minuscoli simbionti.

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