Bacillus Velezensis MT9: Il Supereroe Batterico che Rivoluziona l’Acquacoltura della Tilapia?

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta succedendo nel mondo dell’acquacoltura, un settore cruciale per sfamare il nostro pianeta in crescita. Sapete, la popolazione mondiale non fa che aumentare e con essa la richiesta di proteine animali. L’acquacoltura, l’allevamento di pesci e altri organismi acquatici, è una delle risposte più promettenti, ma deve essere sostenibile, sia per l’ambiente che economicamente.

Tra i protagonisti di questa crescita c’è la Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), un pesce d’acqua dolce super popolare, facile da allevare e dal buon sapore. Ma c’è una sfida: il mangime. Costa un sacco, più del 50% dei costi operativi! Trovare mangimi efficaci, sostenibili e che mantengano i pesci in salute è il Sacro Graal per gli allevatori.

Ed è qui che entriamo in gioco noi, o meglio, entrano in gioco dei microrganismi piccolissimi ma potentissimi: i probiotici. Avete presente quelli dello yogurt? Beh, l’idea è simile: usare batteri “buoni” per migliorare la salute dei pesci, aiutarli a digerire meglio, rinforzare il loro sistema immunitario e combattere i batteri “cattivi”, magari riducendo l’uso di antibiotici.

Nel nostro studio, ci siamo concentrati su un candidato probiotico molto promettente: un ceppo chiamato Bacillus velezensis MT9. Questo batterio, isolato originariamente dal suolo, aveva già mostrato capacità interessanti contro altri batteri e nel promuovere la salute delle piante. La cosa bella è che i Bacillus sono spesso usati in acquacoltura e il B. velezensis è considerato sicuro anche dall’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA).

La nostra missione? Capire se questo MT9 potesse davvero fare la differenza per la Tilapia del Nilo, andando a vedere come influenzava il suo microbiota intestinale. Pensate all’intestino come a un ecosistema brulicante di vita, fondamentale per la digestione ma anche per le difese immunitarie. Un microbiota equilibrato è sinonimo di pesce sano!

L’Esperimento: Come Abbiamo Fatto?

Abbiamo preso un bel gruppo di giovani Tilapie del Nilo, tutte della stessa taglia, provenienti da un allevamento pugliese. Dopo un periodo di acclimatamento, le abbiamo divise in due gruppi principali e messe in vasche separate con acqua sterilizzata. Per 48 ore le abbiamo tenute a digiuno per “ripulire” un po’ il loro intestino.

Poi, abbiamo preparato due diete:

• Una dieta controllo (CTL): un mangime commerciale standard.
• Una dieta trattamento (BV-MT9): lo stesso mangime, ma arricchito con il nostro Bacillus velezensis MT9 (circa un milione di batteri vivi per grammo di mangime!).

Abbiamo nutrito i pesci due volte al giorno per 90 giorni, monitorando costantemente la temperatura e l’ossigeno dell’acqua. A intervalli regolari (30, 60 e 90 giorni), prelevavamo alcuni pesci da ogni vasca per misurarne la crescita e analizzare il loro intestino.

Acqua Più Pulita, Pesci Più Sani? I Primi Indizi

Una delle prime cose che abbiamo notato, già guardando l’acqua delle vasche, è stata interessante. L’acqua delle vasche dove i pesci mangiavano il mangime con MT9 era microbiologicamente “più pulita”. In particolare, c’erano molti meno coliformi totali (un indicatore generico di contaminazione) rispetto all’acqua delle vasche di controllo. Un buon segno!

Ma la vera sorpresa è arrivata analizzando l’intestino dei pesci dopo 90 giorni. Abbiamo usato metodi classici di coltura batterica per contare diversi tipi di microrganismi potenzialmente problematici. I risultati?

• Batteri mesofili a 37°C (che includono potenziali patogeni anche per l’uomo): nettamente inferiori nei pesci trattati con MT9.
• Coliformi totali e fecali: molto più bassi nel gruppo MT9.
• Escherichia coli: anche lui, decisamente ridotto nei pesci che avevano ricevuto il probiotico.
• Salmonella, Stafilococchi, Pseudomonas e Vibrioni (questi ultimi noti per causare malattie gravi nei pesci come la vibriosi): assenti in tutti i campioni intestinali analizzati, sia controllo che trattati. Ottima notizia per le condizioni generali di allevamento!

Questi primi dati suggerivano già che il nostro B. velezensis MT9 stesse facendo un buon lavoro nel “ripulire” l’ambiente intestinale da ospiti indesiderati. E per quanto riguarda la crescita? Non abbiamo visto differenze significative nel peso finale o nel tasso di crescita tra i due gruppi, ma i pesci trattati con MT9 mostravano un “fattore di condizione” (un indice del benessere generale) leggermente migliore, anche se la differenza non era statisticamente rilevante in questo esperimento. Ricordiamoci che l’obiettivo primario di un probiotico è la salute, non necessariamente la crescita spinta.

Dentro l’Intestino: Cosa Ci Dice il DNA?

Le analisi colturali ci davano buoni indizi, ma per capire veramente come MT9 stesse cambiando l’ecosistema intestinale, dovevamo andare più a fondo. Abbiamo usato una tecnica potentissima chiamata metabarcoding del gene 16S rRNA. In pratica, è come fare un censimento di tutti i batteri presenti nell’intestino analizzando il loro DNA.

I risultati sono stati illuminanti! Abbiamo confermato e ampliato quanto visto con le colture:

• Meno “cattivi”: Il trattamento con MT9 ha portato a una drastica riduzione di batteri appartenenti ai generi Aeromonas e Vibrio. Questi sono noti patogeni opportunisti per i pesci, quindi ridurli è un grande vantaggio! Addirittura, alla fine dell’esperimento (T3), gli Aeromonas erano praticamente scomparsi nel gruppo MT9. Anche il gruppo Escherichia/Shigella, che può rappresentare un rischio anche per i consumatori, è diminuito.
• Più “buoni”: Contemporaneamente, abbiamo visto un aumento significativo di batteri benefici. Spiccava il genere Romboutsia, noto per avere attività probiotica, capace di produrre composti utili e acidi grassi a catena corta che fanno bene alla barriera intestinale. Anche i Firmicutes (Bacillota) in generale sono aumentati nel gruppo MT9.
• Un aiutante inaspettato: È aumentata anche l’abbondanza relativa di Cetobacterium nel gruppo MT9. Questo batterio è un componente tipico del microbiota dei pesci d’acqua dolce ed è un grande produttore di vitamina B12, essenziale per i pesci!
• Un picco da monitorare: A metà esperimento (T2), abbiamo notato un aumento marcato degli Actinobacteria (Actinomycetota), soprattutto nel gruppo MT9. Questo aumento era dovuto principalmente a generi come Nocardia e Mycobacterium, che possono includere specie patogene per i pesci (causando nocardiosi o micobatteriosi). Tuttavia, nello stesso gruppo sono aumentati anche generi potenzialmente benefici come Streptomyces (produttori di antibiotici naturali) e Rhodococcus (con attività probiotica documentata), e soprattutto Paenibacillus, noto per produrre batteriocine e migliorare la crescita e l’immunità nella Tilapia. Questo picco transitorio andrà approfondito.
• Un’ombra da chiarire: Alla fine dell’esperimento (T3), nel gruppo MT9 è aumentato un genere chiamato Parachlamydia. Alcuni membri di questo genere sono associati ad amebe e il loro ruolo patogeno non è del tutto chiaro. È un altro aspetto che merita indagini future.

Curiosamente, l’abbondanza del genere Bacillus stesso (quello del nostro probiotico) non è aumentata in modo massiccio e stabile nell’intestino dei pesci trattati. Questo suggerisce che MT9 agisca più come un “modulatore” che come un colonizzatore dominante, influenzando l’equilibrio esistente forse attraverso le sostanze che produce.

Insomma, l’analisi del DNA ha confermato che B. velezensis MT9 rimodella attivamente il microbiota intestinale della Tilapia, favorendo i batteri utili e ostacolando quelli potenzialmente dannosi.

Il Codice Segreto di MT9: Un Batterio Speciale

Ma cosa rende questo MT9 così efficace? Per scoprirlo, abbiamo fatto il passo successivo: abbiamo sequenziato l’intero genoma di Bacillus velezensis MT9. Leggere il suo DNA ci ha permesso di scoprire i suoi “segreti”.

Prima di tutto, la sicurezza: l’analisi genomica ha confermato che MT9 non possiede geni noti per la virulenza o la patogenicità, né fattori che lo rendano pericoloso per animali o umani. Inoltre, non abbiamo trovato plasmidi (piccoli pezzi di DNA mobile che spesso trasportano geni per la resistenza agli antibiotici) e pochissimi geni legati alla resistenza. Questo è fondamentale per un probiotico: deve essere sicuro e non contribuire alla diffusione dell’antibiotico-resistenza.

Poi, le peculiarità. Confrontando il genoma di MT9 con quello di altri dieci ceppi di B. velezensis, abbiamo trovato delle differenze interessanti:

• Metabolismo unico: MT9 sembra avere capacità metaboliche leggermente diverse, ad esempio nel metabolismo di zuccheri complessi o nel trasporto di alcune molecole. Mancano alcuni geni presenti in altri ceppi, come uno per il trasporto del beta-glucoside (bglF) o uno per la riparazione del DNA (ruvC).
• Manca un pezzo del ribosoma? Curiosamente, a MT9 manca il gene rpmH, che codifica per una proteina ribosomiale (L34). Questa proteina non è sempre essenziale, e la sua mancanza potrebbe influenzare la crescita, ma essere compensata da fattori ambientali come la presenza di Magnesio (importante in acquacoltura). Una caratteristica da studiare!
• Scudo anti-fagi? MT9 non possiede il gene tagE, coinvolto nella glicosilazione degli acidi teicoici della parete cellulare. Mutazioni in questo gene sono state associate alla resistenza ai batteriofagi (virus che attaccano i batteri). Se MT9 fosse più resistente ai fagi, sarebbe un vantaggio per la sua sopravvivenza nell’intestino.
• Meno incline allo scambio genetico? Sembrano mancare anche alcuni geni legati alla “competenza”, cioè la capacità di acquisire DNA dall’ambiente (come comX, phrK, rapK). Questo potrebbe rendere MT9 geneticamente più stabile, un’altra caratteristica desiderabile per un probiotico.

Ma la scoperta forse più eccitante riguarda il suo “arsenale chimico”. L’analisi genomica ha rivelato che MT9 possiede i geni per produrre una serie di metaboliti secondari con potenti attività antimicrobiche:

• Armi comuni: Produce composti come bacillaene, bacillibactin, bacilysin, difficidin, fengycin, macrolactin H e surfactin, comuni anche in altri B. velezensis e noti per combattere un ampio spettro di batteri (inclusi molti Proteobacteria come Aeromonas e Vibrio!) e funghi. La surfactina, inoltre, può inibire l’adesione dei batteri alle superfici.
• Un’arma rara: La cosa davvero particolare è che MT9 possiede un cluster genico per produrre la mersacidina, un antibiotico lantibiotico molto interessante (attivo anche contro MRSA!) che abbiamo trovato solo in un altro dei dieci ceppi di riferimento analizzati. Questo rende MT9 potenzialmente unico!

Questo arsenale di molecole bioattive spiega probabilmente perché MT9 sia così bravo a tenere a bada i batteri indesiderati nell’intestino della Tilapia. È affascinante vedere come la genomica ci aiuti a capire il meccanismo d’azione di questi microrganismi!

MT9: Un Probiotico Promettente, Ma la Strada è Ancora Lunga

Tirando le somme, il nostro studio fornisce prove convincenti che Bacillus velezensis MT9 ha le carte in regola per essere un ottimo probiotico per la Tilapia del Nilo. Riassumiamo i punti chiave:

• Migliora la qualità microbiologica dell’acqua di allevamento.
• Riduce significativamente la presenza di batteri potenzialmente patogeni (Aeromonas, Vibrio, E. coli) nell’intestino dei pesci.
• Aumenta l’abbondanza di batteri benefici (Romboutsia, Cetobacterium).
• È sicuro: non ha geni di virulenza noti e pochi geni di resistenza agli antibiotici.
• Possiede un arsenale di metaboliti secondari, inclusa la rara mersacidina, che probabilmente mediano i suoi effetti positivi.
• Ha caratteristiche genomiche uniche che potrebbero favorirne la stabilità e l’efficacia.

Certo, questo è uno studio preliminare. Anche se i risultati sono entusiasmanti, ci sono ancora domande a cui rispondere e passaggi da compiere prima di poter vedere MT9 utilizzato su larga scala. Ad esempio, dobbiamo confermare questi risultati con più repliche e campioni individuali, capire meglio il significato del picco di Actinobacteria e dell’aumento di Parachlamydia, e verificare la tollerabilità del probiotico a dosi più elevate, come richiesto dalle normative europee (Regolamento CE 429/2008).

Saranno necessari anche studi per valutare la stabilità del probiotico nel mangime a lungo termine e per testare direttamente la sua efficacia nel proteggere i pesci da infezioni specifiche o da condizioni di stress.

Tuttavia, il potenziale c’è ed è forte. L’uso di probiotici come Bacillus velezensis MT9 rappresenta una strategia affascinante e sostenibile per migliorare la salute dei pesci, ridurre l’uso di farmaci e rendere l’acquacoltura un settore ancora più efficiente e rispettoso dell’ambiente. Noi continueremo a indagare sui segreti di questo piccolo, grande batterio!

Fonte: Springer