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Apr 07, 2023

Gli attuali livelli di inquinamento da microplastiche incidono sui microbiomi intestinali degli uccelli marini selvatici

Nature Ecology & Evolution

Nature Ecology & Evolution volume 7, pagine 698–706 (2023) Cita questo articolo

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Le microplastiche contaminano gli ambienti di tutto il mondo e vengono ingerite da numerose specie, la cui salute è compromessa in molteplici modi. Una dimensione chiave della salute che può essere influenzata è il microbioma intestinale, ma questi effetti sono relativamente inesplorati. Qui, abbiamo studiato se le microplastiche sono associate a cambiamenti nei microbiomi proventricolare e cloacale in due specie di uccelli marini che ingeriscono cronicamente microplastiche: i fulmari settentrionali e le berte maggiori. La quantità di microplastiche nell’intestino era significativamente correlata alla diversità e alla composizione della flora microbica intestinale: le microplastiche erano associate alla diminuzione del microbiota commensale e all’aumento dei patogeni (zoonotici) e dei microbi resistenti agli antibiotici e che degradano la plastica. Questi risultati dimostrano che concentrazioni e miscele di microplastiche rilevanti dal punto di vista ambientale sono associate a cambiamenti nei microbiomi intestinali negli uccelli marini selvatici.

Le microplastiche rappresentano una minaccia emergente per la fauna selvatica e la salute umana1,2. Queste piccole particelle di plastica (<5 mm) contaminano l'acqua, il suolo e l'aria1,3. L’onnipresenza delle microplastiche ha favorito un’ampia ricerca volta a determinare i potenziali effetti negativi sulla salute degli animali esposti, compreso l’uomo1,3. La ricerca ha dimostrato che le microplastiche possono avere effetti deleteri sugli animali e sulla loro salute3. Nonostante questo lavoro, la nostra comprensione degli effetti dell’ingestione di microplastiche sulle comunità del microbioma intestinale è scarsa.

Il microbioma è l’insieme di microbi in una determinata area del corpo che ha formato una relazione simbiotica evolutiva con la specie ospite4. Pertanto, i microbiomi sono essenziali per la nutrizione, la fisiologia, la funzione immunitaria, lo sviluppo e persino il comportamento dell’ospite, e molte malattie sono state associate a microbiomi intestinali alterati5. I microbiomi possono cambiare nella diversità tassonomica e funzionale negli animali sottoposti a fattori di stress di origine antropica come l’inquinamento ambientale6,7. In questa linea, studi di laboratorio hanno rivelato che le microplastiche possono causare cambiamenti nel microbioma intestinale con implicazioni negative sulla salute8,9,10. Essendo un campo agli inizi, tuttavia, gli effetti delle microplastiche sulle popolazioni selvatiche sono ancora sconosciuti. Considerando che si prevede che i livelli di inquinamento da microplastica aumenteranno e si accumuleranno nel tempo11, è fondamentale capire in che modo viene influenzata la salute della fauna selvatica, riflessa dal microbioma intestinale.

In questo articolo, abbiamo studiato la risposta microbica intestinale a vari gradi di ingestione di microplastiche, quantificata mediante conteggio e pesatura delle microplastiche, in due diverse specie di uccelli marini: la berta minore (Calonectris borealis), n = 58 individui, raccolti nell'arcipelago delle Azzorre in Portogallo e fulmari settentrionali (Fulmarus glacialis), n = 27 individui, raccolti nella baia di Baffin, Canada. Le loro distribuzioni abbracciano entrambi gli emisferi (Dati estesi Fig. 1). Entrambe le specie ingeriscono detriti di plastica, e in particolare il fulmar si è affermato come bioindicatore della plastica12,13,14,15. Estendendo l'attenzione dal solo microbioma intestinale (che negli uccelli viene solitamente determinato campionando la cloaca) per includere anche il microbioma del proventricolo, abbiamo ulteriormente mirato a determinare se l'ingestione di microplastiche comporta conseguenze simili sui microbiomi del tratto gastrointestinale (GIT ) man mano che progredisce lungo il tratto digestivo. Utilizzando il sequenziamento del gene dell'RNA ribosomiale 16S, abbiamo scoperto che i phyla più abbondanti nel set di dati erano Proteobacteria (49,9%), Firmicutes (33,1%), Actinobacteriota (6,2%), Fusobacteriota (4,2%) e Bacteroidota (3,7%; Dati estesi Fig. 2), che ha rappresentato oltre il 97% delle 4.602.578 letture.

Utilizzando modelli misti lineari e tenendo conto di altre variabili biologiche e sperimentali (risultati supplementari), abbiamo testato se la diversità alfa microbica (numero osservato di varianti della sequenza amplicone (ASV), indice di Shannon, diversità filogenetica di Faith (PD) e metrica H di Allen) del proventricolare e i microbiomi cloacali nelle due specie erano associati alle microplastiche (conteggi e massa; risultati supplementari) e, includendo i termini di interazione, se gli effetti delle microplastiche fossero simili tra le specie di uccelli marini e in tutto il GIT. Per tutti i parametri di diversità alfa, la conta microplastica era significativamente correlata positivamente con la diversità alfa microbica nel proventricolo (numero osservato di ASV: β = 0,67, t81 = 2,96, P = 0,004; indice di Shannon: β = 0,27, t81 = 2,85, P = 0,006; PD di Faith: β = 1,68, t81 = 3,46, P < 0,001; Metrica H di Allen: β = 0,07, t81 = 2,73, P = 0,007; Fig. 1, Dati estesi Fig. 3 e Tabella supplementare 1). Queste associazioni erano significativamente maggiori nel proventricolo rispetto alla cloaca (numero osservato di ASV: P = 0,011; PD di Faith: P = 0,001; con una tendenza per l'indice di Shannon: P = 0,084 e la metrica H di Allen: P = 0,089), dove questo l'effetto era vicino allo zero (numero osservato di ASV: β = 0,01; indice di Shannon: β = 0,08; PD di Faith: β = −0,06; metrica H di Allen: β = 0,02).