Microbiota delle Api Indiane: Cosa Succede nella Pancia dell’Apis Cerana a Diverse Altitudini?

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante, un’esplorazione nel microscopico mondo che si nasconde all’interno di creature tanto piccole quanto fondamentali: le api mellifere. Non parliamo delle solite api europee (*Apis mellifera*), ma delle loro cugine asiatiche, le *Apis cerana*, api importantissime per l’economia e gli ecosistemi del Sud Asia, in particolare dell’India peninsulare.

Sapevate che le api, proprio come noi, hanno un universo di microbi che vive nel loro intestino? Questo “microbiota intestinale” è una vera e propria squadra di batteri che lavora in simbiosi con l’ape, aiutandola a digerire il cibo, proteggendola dai patogeni e influenzando persino la sua salute generale. È un po’ come avere dei superpoteri microscopici!

Un Mondo Nascosto: Il Microbiota Intestinale

Le api sono essenziali, lo sappiamo tutti. Sono le impollinatrici chiave per la maggior parte delle piante da fiore e delle colture alimentari. Senza di loro, i nostri ecosistemi e la nostra agricoltura sarebbero in grave difficoltà. Ecco perché, di fronte al recente declino delle popolazioni di api, la ricerca si è intensificata per capire tutti i fattori che influenzano la loro salute: tossine, virus, parassiti, nutrizione e, appunto, il loro microbiota.

Pensate, questi batteri intestinali sono così importanti che aiutano le api a:

• Ottenere nutrienti essenziali dal cibo.
• Guadagnare peso in modo sano.
• Regolare il sistema endocrino.
• Rafforzare il sistema immunitario.
• Combattere le infezioni da patogeni.
• Influenzare persino il loro comportamento sociale!

Insomma, capire questa comunità microbica è fondamentale per migliorare la salute delle api e per le pratiche di apicoltura.

La Nostra Missione: Esplorare l’Apis Cerana Indiana

Mentre sappiamo già molto sul microbiota delle api occidentali, quello dell’*Apis cerana* è ancora relativamente poco esplorato. Queste api sono incredibilmente adattabili: le troviamo a diverse altitudini, dalle pianure costiere alle alte montagne dell’Himalaya, ognuna con la sua flora e il suo clima specifici.

La nostra curiosità ci ha spinto a chiederci: come cambia il microbiota intestinale dell’*Apis cerana* al variare dell’altitudine? Questi batteri si adattano alle diverse nicchie ecologiche? Per rispondere a queste domande, ci siamo imbarcati in uno studio approfondito nell’India peninsulare, precisamente nel Tamil Nadu.

Abbiamo utilizzato tecniche all’avanguardia, come il sequenziamento metagenomico ad alto rendimento del gene 16S rRNA (coprendo l’intera regione V1-V9, per una visione super dettagliata!), per identificare e descrivere le comunità batteriche presenti nell’intestino delle api operaie raccolte a diverse quote. Volevamo una fotografia completa, sia dei batteri “coltivabili” in laboratorio, sia di quelli che sfuggono ai metodi tradizionali (l’approccio “Non-Colturale”).

Sulle Tracce dei Batteri: Dalle Pianure alle Vette

Immaginateci a raccogliere campioni di api operaie bottinatrici (quelle che volano di fiore in fiore) da ben 18 località diverse nel Tamil Nadu, sparse su un gradiente altitudinale che andava dal livello del mare (0-200 metri) fino a oltre 1400 metri (come nelle zone di Ooty). Un lavoro meticoloso per garantire di catturare la diversità legata all’altitudine.

Una volta raccolte le api (dieci per arnia, per avere dati robusti), le abbiamo sterilizzate superficialmente (non volevamo contaminanti esterni!) e poi, con delicatezza chirurgica, abbiamo estratto il loro intero tratto digerente. Questi preziosi campioni sono stati conservati a -80°C fino al momento dell’estrazione del DNA.

Abbiamo poi seguito protocolli specifici per estrarre il DNA batterico da questi minuscoli intestini e lo abbiamo amplificato utilizzando primer specifici per il gene 16S rRNA. Questo gene è come un codice a barre per i batteri, ci permette di identificarli. Grazie alla tecnologia Nanopore MinION, abbiamo potuto sequenziare frammenti molto lunghi (quasi 1500 paia di basi), coprendo tutte le regioni variabili (V1-V9) per una classificazione tassonomica più accurata possibile. Abbiamo analizzato milioni di sequenze!

Parallelamente, abbiamo provato a coltivare i batteri in laboratorio su diversi terreni di coltura (Nutrient agar, BHI, MRS, LB) per vedere quali specie riuscivamo a isolare e identificare con metodi più classici, sequenziando sempre il loro gene 16S rRNA.

I Protagonisti Principali: Il Microbiota “Core”

E cosa abbiamo scoperto? Analizzando tutti quei dati di sequenziamento, è emerso un “nucleo duro” di generi batterici presenti nell’intestino dell’*Apis cerana* a quasi tutte le altitudini. I veri VIP del microbiota sono risultati essere:

• Gilliamella (il più abbondante, circa il 60.5%)
• Lactobacillus (secondo classificato, con il 32.25%)
• Snodgrassella (presente ma in minor quantità, 1.3%)
• Frischella (anch’esso meno comune, 0.8%)

Questi risultati confermano studi precedenti, anche se i nostri dati, coprendo l’intera regione V1-V9, offrono forse una visione più completa. Tra le specie più abbondanti all’interno di questi generi, abbiamo trovato Gilliamella apicola e Lactobacillus kunkeei.

Ma perché sono importanti? Beh, Gilliamella è un vero asso nella digestione! Aiuta le api a scomporre gli zuccheri complessi e la pectina presenti nel polline, fornendo nutrienti essenziali. Sembra anche formare un biofilm protettivo nell’intestino insieme a Snodgrassella. Quest’ultima, invece, è coinvolta nell’ossidazione di acidi e stimola la risposta immunitaria dell’ape.

E Lactobacillus? Molti di voi conosceranno i lattobacilli come probiotici. Anche per le api sono fondamentali! In particolare, Lactobacillus kunkeei, che abbiamo trovato particolarmente abbondante a 600 metri, è un batterio “fruttofilo” (ama gli zuccheri della frutta e dei fiori) ed è noto per la sua capacità di proteggere le api da vari patogeni, come Paenibacillus larvae (che causa la peste americana), Ascosphaera apis (che causa la peste calcarea) e persino il fungo parassita Nosema ceranae. Produce sostanze antimicrobiche e aiuta a combattere infezioni virali come quella del Sac Brood Virus in *A. cerana*. Un vero guardiano della salute intestinale!

L’Altitudine Fa la Differenza? La Diversità Batterica

Una delle scoperte più intriganti è stata come la diversità delle specie batteriche cambiava con l’altitudine. Utilizzando indici specifici (come Chao1 e Shannon), abbiamo osservato una tendenza generale: la diversità delle specie batteriche diminuiva salendo da 200 metri fino a 1200 metri. A 200 metri, la ricchezza batterica era maggiore (indice di Shannon 3.6). A 1200 metri, invece, sembrava esserci meno varietà.

Curiosamente, sopra i 1400 metri, abbiamo notato un leggero aumento della diversità e della variabilità. Forse fattori ecologici specifici di quelle altitudini entrano in gioco? È un aspetto da approfondire!

Inoltre, abbiamo visto che alcune specie batteriche sembravano essere “uniche” di certe altitudini. Ad esempio, a 200 metri abbiamo trovato Enterobacter cloacae ed Enterobacter hormaechei, che non erano presenti (o lo erano in quantità trascurabili) a quote più elevate. Come già detto, Lactobacillus kunkeei spiccava particolarmente a 600 metri.

L’analisi Beta-diversity (che confronta la composizione delle comunità tra i diversi campioni) ha mostrato che i campioni provenienti da altitudini simili tendevano a raggrupparsi, suggerendo che l’altitudine, o meglio i fattori ambientali ad essa associati, influenzano la composizione del microbiota. Tuttavia, il test statistico (PERMANOVA) ha indicato che l’altitudine da sola spiegava circa il 51.3% della variazione, ma la differenza non era statisticamente significativa (p=0.354). Questo suggerisce che non è solo l’altitudine in sé, ma un insieme complesso di fattori ecologici legati all’altitudine (come temperatura, umidità, tipo di flora) a modellare queste comunità microbiche.

Batteri “Coltivabili”: Vecchie Conoscenze e Nuove Scoperte

Passando ai batteri che siamo riusciti a coltivare in laboratorio, abbiamo isolato 38 ceppi appartenenti a tre grandi gruppi (phyla): Proteobacteria, Firmicutes e Actinobacteria.

Una scoperta interessante è stata la presenza quasi ubiquitaria del genere Bacillus (phylum Firmicutes) in quasi tutte le regioni, indipendentemente dall’altitudine. I Bacillus sono noti per aiutare nella digestione e alcuni producono sostanze (come la surfattina) che inibiscono patogeni pericolosi come Paenibacillus larvae. La loro presenza costante suggerisce un ruolo cruciale per la salute dell’intestino dell’ape, forse legato alla difesa di base.

Abbiamo notato delle differenze:

• Nelle pianure (<200m), dominavano batteri Gram-positivi come varie specie di Bacillus (B. velezensis, B. pumilus, B. licheniformis, ecc.) e Priestia megaterium.
• A quote moderate (400-1000m), trovavamo ancora molti Bacillus, ma anche batteri appartenenti agli Actinobacteria (noti per produrre antibiotici) e alcuni Gamma-Proteobacteria come Enterobacter sp. e Pantoea agglomerans.
• Ad altitudini elevate (>1400m), abbiamo isolato batteri Gram-negativi come Pantoea dispersa e Pantoea anthophila, ma anche il probiotico Apilactobacillus kunkeei (che appartiene ai Firmicutes, nonostante il nome simile a Lactobacillus).

La presenza di Pantoea, batteri spesso associati alle piante (a volte come patogeni), suggerisce che le api potrebbero ingerirli durante le loro attività di foraggiamento.

Il Puzzle Ecologico: Fattori Biotici e Abiotici

Cosa ci dice tutto questo? Che il microbiota intestinale dell’*Apis cerana* è un sistema dinamico, plasmato da una complessa interazione di fattori.
Da un lato, ci sono i fattori biotici: la dieta (se le risorse floreali sono simili, anche il microbiota può esserlo) e i comportamenti sociali unici delle api, come la trofallassi (scambio di cibo bocca a bocca) e il grooming (pulizia reciproca), che favoriscono il trasferimento orizzontale dei microbi all’interno della colonia, aiutando a omogeneizzare le comunità batteriche.
Dall’altro lato, ci sono i fattori abiotici: temperatura, umidità, forse anche l’esposizione a pesticidi o inquinamento. Il nostro studio suggerisce che questi fattori ambientali, in particolare la temperatura (che varia significativamente con l’altitudine), potrebbero avere un impatto maggiore sulla diversità del microbiota rispetto alla sola altitudine o persino alla fonte di cibo. Ad esempio, la maggiore diversità a basse altitudini potrebbe essere legata a temperature più miti e forse a una maggiore varietà di fonti ambientali di batteri. A quote più elevate, dove le condizioni sono più estreme, forse solo i batteri “core” più adattati riescono a prosperare dominantemente.

Abbiamo anche notato che batteri non-core, come i Bacillus, sembrano essere più abbondanti nelle pianure. Questo potrebbe essere legato alla temperatura, dato che studi precedenti hanno mostrato che i batteri non-core possono diventare dominanti durante i periodi più freddi (come l’inverno), quando i batteri core diminuiscono.

Perché Tutto Questo è Importante?

Capire la diversità e le dinamiche del microbiota intestinale dell’*Apis cerana* in relazione al suo ambiente non è solo una curiosità scientifica. Ha implicazioni enormi!

• Salute delle api: Conoscere i batteri “buoni” e come l’ambiente li influenza può aiutarci a sviluppare strategie per rafforzare le difese naturali delle api contro malattie e stress ambientali.
• Apicoltura: Potremmo migliorare le pratiche di gestione degli alveari per favorire un microbiota sano.
• Simbiosi ospite-microbo: Le api sono un modello fantastico per studiare come ospiti e microbi interagiscono e co-evolvono.
• Biotecnologia: Questi microbi potrebbero essere una fonte di nuove molecole o enzimi utili.
• Agricoltura resiliente al clima: Api più sane significano impollinazione più efficiente, fondamentale per la sicurezza alimentare in un mondo che cambia.

Il nostro studio getta le basi per future ricerche sui ruoli funzionali specifici di queste comunità batteriche e sulle loro potenziali applicazioni. C’è ancora tantissimo da scoprire in questo universo microscopico che vive dentro le nostre preziose api! È un campo di ricerca in piena espansione, fondamentale per proteggere questi insetti vitali e, di conseguenza, anche noi.

Fonte: Springer