Meduse Sotto la Lente: Un Viaggio nel Loro Universo Microbico Segreto!
Ciao a tutti, appassionati di mare e di misteri scientifici! Oggi voglio portarvi con me in un’avventura affascinante, un’immersione nel mondo invisibile che si cela all’interno di creature tanto eteree quanto impattanti: le meduse. Avete mai pensato a cosa si nasconde *dentro* una medusa, oltre alla sua bellezza gelatinosa e talvolta urticante? Beh, preparatevi, perché stiamo per esplorare l’universo dei microbiomi delle meduse, un campo di studio che ci sta rivelando sorprese incredibili!
Le proliferazioni di meduse, o “bloom”, sono un fenomeno globale che conosciamo bene per i loro effetti sull’ecologia marina e sulle nostre attività, dal turismo alla pesca, fino al funzionamento delle centrali elettriche. Ma cosa scatena questi boom improvvisi e, altrettanto misteriosamente, la loro rapida scomparsa? Una delle chiavi potrebbe risiedere proprio nei batteri che vivono in simbiosi con le meduse, formando quello che chiamiamo un “olobionte”. Pensate un po’: questi minuscoli compagni di viaggio potrebbero essere cruciali per la vita della medusa, aiutandola nello sviluppo, nella nutrizione e persino nelle difese immunitarie.
Un focus sulla Regina del Mediterraneo Orientale: Rhopilema nomadica
Nel nostro viaggio scientifico, ci siamo concentrati su una specie dominante nel Mediterraneo Orientale: la Rhopilema nomadica. Questa medusa, apparsa per la prima volta nel Mediterraneo nel 1977, ha visto un’esplosione demografica negli anni ’80, colonizzando le coste e spingendosi fino a ovest, verso Sardegna e Sicilia. I suoi bloom sono tipicamente estivi, ma a volte ci sorprende con apparizioni invernali, meno prevedibili.
La domanda che ci siamo posti è stata: il microbioma di Rhopilema nomadica cambia tra i bloom invernali ed estivi? E durante le diverse fasi di un bloom estivo, dal picco iniziale al declino? Per scoprirlo, abbiamo raccolto 32 esemplari di R. nomadica in diversi momenti: durante i bloom invernali (febbraio 2020 e 2021) e durante il bloom estivo, sia al suo apice (metà giugno 2020) che nella fase tardiva (metà luglio 2020). Ogni medusa è stata trattata con i guanti bianchi, o meglio, con strumenti sterilizzati per evitare contaminazioni, e abbiamo prelevato campioni da quattro tessuti distinti: la campana (l’ombrello), le gonadi, i tentacoli e i canali gastrovascolari. Abbiamo anche campionato l’acqua circostante, sia all’interno del bloom che in zone remote prive di meduse, per capire da dove potessero arrivare questi batteri.
Cosa abbiamo scoperto: un mondo in continua evoluzione
I risultati sono stati a dir poco sorprendenti! Innanzitutto, abbiamo visto che la composizione del microbioma variava significativamente tra i diversi tessuti. Ad esempio, i batteri del genere Bacteroides sembravano preferire la campana, mentre le Simkaniaceae si trovavano più a loro agio nelle gonadi. Questo suggerisce che ogni parte della medusa offre una “nicchia” ecologica diversa per i suoi piccoli ospiti.
Ma le differenze più marcate sono emerse analizzando i cambiamenti temporali. Durante i bloom estivi tardivi (luglio), la ricchezza microbica diminuiva. In questa fase, due attori principali prendevano il sopravvento: batteri del genere Endozoicomonas e delle Rickettsiales non classificate. Immaginate una festa che, verso la fine, vede solo pochi irriducibili sulla pista da ballo! Al contrario, i bloom invernali erano caratterizzati dalla predominanza di Tenacibaculum.
Questi cambiamenti erano evidenti: il tipo di tessuto e il mese del bloom erano i fattori che spiegavano la maggior parte della variazione osservata (rispettivamente il 19% e l’11%). È interessante notare che le dimensioni e il sesso delle meduse non sembravano influenzare in modo significativo la struttura della popolazione microbica.
Un dato curioso: a luglio, verso la fine del bloom, le comunità microbiche nei tentacoli e nei canali gastrovascolari diventavano più omogenee tra i diversi individui. Come se, avvicinandosi alla fine della “festa”, tutti i microbi si assomigliassero un po’ di più.
I protagonisti microbici: chi sono e cosa fanno?
Analizzando più da vicino, abbiamo identificato un gruppo relativamente piccolo di “superstar” batteriche, circa 68 varianti di sequenza genica (ASV) che rappresentavano i taxa con un’abbondanza relativa superiore all’1%. La campana era il tessuto più “biodiverso” in termini di questi ASV.
Le differenze tra tessuti e mesi erano principalmente dovute a sei tipi di batteri:
- L’ASV più abbondante in assoluto era un Endozoicomonas (ASV1), associato principalmente ai tentacoli e, in misura minore, alla campana e ai canali gastrovascolari. Questo batterio mostrava una forte stagionalità, con un picco a luglio, arrivando a costituire in media oltre l’89% della comunità dei tentacoli!
- Il secondo classificato era un batterio non classificato dell’ordine Rickettsiales (ASV2), abbondante soprattutto nelle gonadi e nei canali gastrovascolari a luglio.
- Un membro degli Entomoplasmatales (ASV3), poi identificato come Spiroplasma, era associato ai tentacoli e ai canali gastrovascolari, soprattutto a febbraio e giugno.
- Una Simkaniaceae (ASV4) prediligeva le gonadi a giugno.
- Un Bacteroides (ASV6) si trovava principalmente nella campana a febbraio.
- Infine, un Tenacibaculum (ASV5) era il marchio di fabbrica del bloom invernale, senza una chiara preferenza di tessuto.
Le gonadi erano l’unico tessuto con un’alta abbondanza relativa di Mycoplasma (ASV11/21).
Salute della medusa e diversità microbica: un legame?
Ci siamo chiesti se lo stato di salute delle meduse potesse influenzare il loro microbioma. Abbiamo confrontato individui sani con quelli che mostravano segni visibili di danneggiamento (lesioni, buchi, ecc.), ma, sorprendentemente, non abbiamo trovato distinzioni nette. Nessun batterio specifico sembrava essere esclusivo degli individui “malati”.
Tuttavia, abbiamo osservato un dato importante: la diversità microbica (misurata con l’indice di Shannon) a luglio era notevolmente inferiore rispetto a giugno o febbraio. E le comunità batteriche di luglio erano significativamente più omogenee. Questo calo di diversità e l’aumento di omogeneità, soprattutto nella campana e nei tentacoli, potrebbero non indicare necessariamente uno stato di malattia, ma far parte dei normali processi di sviluppo che le meduse attraversano con l’evolvere dei bloom. Forse questa dominanza di pochi taxa, come Endozoicomonas e Rickettsiales, potrebbe portare a uno squilibrio, come accade in altri organismi marini (coralli, spugne), rendendoli più suscettibili.
Gli Endozoicomonas sono noti per le loro interazioni con molti ospiti marini, specialmente cnidari come i coralli, dove sono considerati importanti per la salute. Tuttavia, la loro relazione non è sempre e solo mutualistica; a volte possono comportarsi da opportunisti o addirittura patogeni a seconda del contesto. Le Rickettsiales, invece, sono generalmente batteri intracellulari obbligati, spesso specifici dell’ospite e potenzialmente patogeni. La sequenza di Rickettsiales trovata in R. nomadica non corrispondeva a quella di altre meduse, suggerendo una relazione specie-specifica.
Esiste un “microbioma di base” per tutte le meduse?
Allargando lo sguardo, abbiamo confrontato i dati di R. nomadica con quelli di altre nove specie di meduse. L’obiettivo era capire se esistesse un “core microbiome”, un insieme di batteri comuni a tutte. Ebbene, non abbiamo trovato un singolo ASV o genere batterico universale. Nessun “passpartout” microbico!
Tuttavia, adottando una definizione meno stringente, alcuni generi come Endozoicomonas, Spiroplasma, Mycoplasma e Ralstonia sono risultati prevalenti in più della metà delle specie analizzate, spesso con abbondanze relative elevate. Vibrio, pur essendo il genere più diffuso (presente in 8 specie su 9), si trovava in quantità molto basse, tranne che in Aurelia coerulea.
È affascinante notare che specifici ASV di Endozoicomonas (il nostro ASV1) e Ralstonia (ASV23) sono stati identificati in meduse provenienti da località geografiche molto diverse. Il nostro Endozoicomonas di R. nomadica del Mediterraneo Orientale era identico a quello trovato in Cassiopea xamachana di una laguna messicana (mantenuta in laboratorio) e in Mastigias papua e Tripedalia cystophora di laghi marini indonesiani! Questo suggerisce un simbionte condiviso tra specie geograficamente distanti.
Meduse e acqua circostante: un dialogo continuo
Un’altra domanda cruciale: i batteri associati alle meduse sono presenti anche nell’acqua circostante? E come li acquisiscono? Confrontando il microbioma di R. nomadica con l’acqua del bloom e con campioni di acqua “baseline” (raccolti in un sito di riferimento senza meduse), abbiamo fatto scoperte interessanti.
Dei 25 ASV più abbondanti nel microbioma di R. nomadica, 8 erano condivisi con l’acqua del bloom e 5 con l’acqua “baseline”. La maggior parte di questi ASV condivisi era rara sia nei tessuti delle meduse che nell’acqua di mare, con l’eccezione di Synechococcus CC9902 (ASV8), un cianobatterio comune nelle acque costiere del Mediterraneo Orientale.
Ma ecco il punto chiave: i tre ASV con la più alta abbondanza media nei tessuti delle meduse (Endozoicomonas ASV1, Rickettsiales ASV2 e Spiroplasma ASV3) sono stati identificati nell’acqua *all’interno* del bloom, ma erano assenti nei siti “baseline”. Questo suggerisce dinamiche di trasmissione localizzate tra le meduse e il loro ambiente marino immediato. Potrebbe essere che le meduse “rilascino” questi batteri nell’acqua circostante, o che questi batteri prosperino specificamente in presenza di un bloom.
Abbiamo ipotizzato tre gruppi principali di ASV in base alla loro acquisizione:
- Condivisi tra meduse, acqua del bloom e acqua di controllo (es. alcuni Vibrio, opportunisti).
- Condivisi tra meduse e acqua del bloom, ma assenti nell’acqua di controllo (i nostri “big three”: Endozoicomonas, Rickettsiales, Spiroplasma, e anche Bacteroides). Questi potrebbero avere una fase di vita libera limitata o dipendere dalla vicinanza dell’ospite.
- Trovati solo nelle meduse (es. Simkaniaceae non classificate e Mycoplasma, principalmente nelle gonadi, suggerendo una possibile trasmissione verticale da genitore a prole).
La presenza di batteri considerati anaerobi come Spiroplasma e Bacteroides solleva interrogativi su dove possano trovare ambienti privi di ossigeno nelle meduse. Forse nello strato di muco?
Cosa ci insegna tutto questo?
Questo studio è la prima esplorazione completa delle dinamiche microbiche nei bloom di R. nomadica e l’analisi più dettagliata dei microbiomi associati alle meduse attraverso le fasi del bloom e i tessuti. Abbiamo documentato cambiamenti temporali significativi, un calo della ricchezza microbica e variazioni nei taxa dominanti, evidenziando come le comunità microbiche si trasformino durante la progressione del bloom.
Abbiamo scoperto nicchie microbiche distinte all’interno dei tessuti delle meduse e, sebbene non esista un “core microbiome” universale, alcuni batteri sembrano essere compagni di viaggio ricorrenti per diverse specie di meduse. La scoperta che alcuni batteri chiave si trovano nell’acqua del bloom ma non in acque remote apre la strada a nuove ipotesi sulla trasmissione e sull’ecologia di questi affascinanti olobionti.
Insomma, questo studio è un po’ come aver aperto una nuova finestra su un mondo complesso e interconnesso. C’è ancora tantissimo da scoprire sul ruolo che questi microbi giocano nella stabilità e nel declino dei bloom di meduse, e più in generale, nei processi degli ecosistemi marini. Spero che questo viaggio vi abbia incuriosito tanto quanto ha affascinato noi ricercatori!
Fonte: Springer
