Microbiota intestinală a focului portului Pacific în Mexic Relația sa cu dieta și funcțional
Arlette Pacheco-Sandoval
1 Centrul pentru Investiții și Educație Superior din Ensenada, Ensenada, Baja California, Mexic
Yolanda Schramm
2 Universitatea Autonomă Baja California, Ensenada, Baja California, Mexic
Gisela Heckel
1 Centrul pentru Investiții și Educație Superior din Ensenada, Ensenada, Baja California, Mexic
Elizabeth Brassea-Pérez
1 Centrul pentru Investiții și Educație Superior din Ensenada, Ensenada, Baja California, Mexic
Marcel Martínez-Porchas
3 Centrul pentru investiții în alimente și alimente, Hermosillo, Sonora, Mexic
Asunción Lago-Lestón
1 Centrul pentru Investiții și Educație Superior din Ensenada, Ensenada, Baja California, Mexic
Date asociate
Toate fișierele de secvențiere sunt disponibile din baza de date SRA a NCBI (numerele de acces PRJNA515402 și PRJNA518147).
Abstract
Introducere
Focile de port (Phoca vitulina) sunt pinnipedele cu cea mai largă distribuție din lume, inclusiv oceanele Pacificului de Nord și Atlanticului [1]. Limita sudică a distribuției focii portului din nordul Pacificului (P. v. Richardii) este situată în Mexic pe nouă insule de pe coasta de vest a Baja California: Coronado; Todos Santos; San Martin; San Jeronimo; San Benito; Cedri; Nativitate; Asuncion; și, San Roque. Această limită cuprinde, de asemenea, unele zone de-a lungul litoralului Baja California [2]. Toate insulele sunt relativ aproape de coasta continentală (2-50 km), făcând focile vulnerabile la expunerea la diferite perturbări și poluanți generați de activitatea umană.
Focile de port sunt considerate prădători oportuniste cu un nivel trofic ridicat care se hrănesc cu specii bentonice sau pelagice sau ambele specii predominant pești și cefalopode [3]. Focile portului mexican se hrănesc la adâncimi mici, între 5–50 m [4,5], în principal pe pradă bentonică sau demersală [6-9]. Dintre pinipedele găsite în Mexic, foca portului a permis obținerea celei mai mari cantități de informații cu privire la calitatea mediului lor local, datorită fidelității lor față de siturile de transport, unde rămân tot anul [2]. Pe baza datelor emițătorului prin satelit, se știe acum că focile portului se hrănesc în apropierea coloniilor lor (la o distanță între 25 km [10] și 30 km [4]); prin urmare, sunt de așteptat diferențe în tipul de pradă consumată [8,9], deoarece majoritatea coloniilor de foci din Baja California sunt separate de distanțe mai mari. Cu toate acestea, s-au constatat diferențe în dietă și în coloniile separate de numai 16 km [7]. Această variabilitate a dietei se poate reflecta în microbiota focilor, care poate dezvălui și prezența substanțelor nocive în mediu.
Dieta cu focă de port este bogată în proteine și acizi grași polinesaturați [11], care se așteaptă să se reflecte în compoziția sa microbiotică intestinală [12]. După cum sa stabilit de mult, dieta determină în mare măsură compoziția comunității de microbiote intestinale [13,14] și este considerată principala cale de colonizare microbiană [15]. Cu toate acestea, există prejudecăți bine cunoscute în tehnicile tradiționale de analiză a dietei, în special în identificarea resturilor de pradă, datorate eroziunii digestive [16]. Tehnicile ADN dezvoltate recent, cum ar fi metabarcodarea ADN-ului, au identificat prada care nu lasă rămășițe dure (de exemplu, crustacee), oferind informații mai precise despre intervalele dietetice [16].
Microbiota intestinală joacă un rol esențial în dezvoltarea ontogenetică a gazdei, fiziologia, sănătatea, fitnessul și asimilarea nutrienților [17,18]. În ciuda importanței sale, se știe puțin despre compoziția microbiotei și funcțiile sale la mamiferele marine, în parte din cauza dificultăților de colectare a probelor. Diverse studii au examinat microbiota intestinală la mamifere captive sau sălbatice, cum ar fi dugongii [19], lamantinul [20], balenele [21] și pinipedele [12,22-26], relevând o bogăție mai mare a microorganismelor decât cea găsită în omologii terestri, care s-ar putea datora achiziției taxonilor bacterieni marini [27]. Din câte știm, doar un studiu a explorat microbiota intestinală a focilor de port, dar la indivizii semi-captivi [12]. Având în vedere că compoziția microbiană este puternic influențată de factorii de mediu, cercetările existente, întreprinse asupra animalelor captive, oferă puține posibilități de examinare a efectelor microbiotei intestinale asupra metabolismului gazdei în habitatele naturale ale individului, unde factori, precum disponibilitatea alimentelor și clima, variază [28].
Cercetările efectuate pe primate neumane au arătat că studiile asupra microbiotei intestinale sunt utile ca indicatori ai sănătății gazdei și ar putea ajuta la detectarea diferențelor genetice între populații [29]. Deoarece compoziția microbiană a indivizilor din aceeași populație are mai multe asemănări decât cea a diferitelor populații [29], ne-am așteptat să vedem diferențe între comunitatea de microbiote din coloniile de focă port prezentate aici. Scopul acestui studiu a fost de a caracteriza comunitatea de microbiote intestinale a focilor de port din Baja California, prin secvențierea regiunii V4 a ADN-ului microbian ribozomal 16S prelevat din probe fecale, pentru a înțelege rolul dietei în modelarea microbiomului intestinal. Am evaluat relația dintre microbiomul intestinal și dietă ca o primă abordare pentru a înțelege modul în care prada consumată modelează compoziția și funcția comunității microbiene intestinale în focile sălbatice ale portului. Aceste informații pot poziționa, de asemenea, sigiliul portului ca specie santinelă de mediu pentru coasta Baja California și insulele sale.
Materiale și metode
Declarații de etică
Toate probele au fost colectate fără a deranja vreun animal sau a le provoca stres sau rău. Autorizațiile au fost furnizate de Ministerul Mexicului pentru Mediu și Resurse Naturale (SEMARNAT, SGPA/DGVS/12269/13 și SGPA/DGVS/08370/14), Ministerul de Interne (SEGOB, UG/211/0087/2014 și UG/211/01022/2014) și Rezervația Biosferei El Vizcaino (F00.DRPBCPN.000027 și F.00.1.DRPBCPN.00004/2014).
Colectie de mostre
Douăzeci de eșantioane fecale au fost colectate din mai până în iunie 2014 în cinci colonii de foci situate în Baja California, Mexic: Estuarul Punta Banda (PBE) (n = 5); Insula Todos Santos (TS) (n = 3); Insula San Jeronimo (SJ) (n = 4); Insula Natividad (N) (n = 4); și Insula San Roque (SR) (n = 4) (S1 Fig.). Coordonatele plajelor specifice în care au fost colectate probe sunt disponibile în metadatele proiectului de secvențiere din depozitul bazei de date. Probele au fost colectate în timpul sezonului de năpârlire, când cel mai mare număr de indivizi se îndepărtează [30] având tendința de a rămâne pe mal multe ore [31]. Fiecare probă a fost colectată individual folosind o spatulă sterilizată de unică folosință. Probele au fost obținute din partea interioară a fecalelor într-un efort de a evita contaminarea încrucișată din mediul înconjurător. Probele fecale au provenit din sigilii fără distincție de sex și categorii de vârstă, doar probe proaspete plasate în tuburi sterile și apoi conservate în RNAlater® (Sigma-Aldrich). Probele au fost transportate la laborator și ținute congelate la -80 ° C până la o analiză ulterioară.