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Understanding the drivers of the genetic and functional structure of deep-sea sponge symbiont communities

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Le spugne di acque profonde rivelano segreti sull’evoluzione

Nuove intuizioni sulla relazione tra spugne delle acque profonde e comunità microbiche potrebbero raccontarci molte cose sull’evoluzione, sulle condizioni di vita estreme e addirittura sui cambiamenti nell’ambiente marino.

Alimenti e Risorse naturali

Le spugne sono affascinati animali antichi che si possono trovare sulle barriere coralline, sui fondali marini, nei fiumi e nei laghi di tutto il mondo. Sono tra i gruppi di animali più primitivi viventi ad oggi e probabilmente tra i primi animali mai apparsi sulla Terra. Possono inglobare la metà della biomassa di una barriera corallina e presentare una varietà di forme, colori e dimensioni con più di 9 000 specie identificate finora. «Le spugne sono una specie di vitale importanza negli ambienti marini», spiega la coordinatrice del progetto DeepSym, Ana Riesgo, ricercatrice principale presso il Museo di Storia naturale nel Regno Unito. «Esse rivestono un ruolo fondamentale nel mantenimento della salute dell’oceano». Un compito importantissimo che le spugne svolgono è quello di trasformare i nutrienti sospesi nell’acqua in biomassa, grazie alle loro grandi capacità di nutrirsi mediante filtrazione. In tal modo questi animali creano i loro corpi simili a spugne, che possono variare nella forma da pochi centimetri fino a due metri d’altezza. «Così facendo, forniscono rifugio ad altri animali per vivere, fuggire dai predatori e riprodursi, incrementando in tal modo la biodiversità», spiega Riesgo.

Un rapporto simbiotico

Il progetto DeepSym, intrapreso grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie è stato avviato per conoscere meglio questi animali spesso trascurati. In particolare, il progetto ha cercato di comprendere meglio l’importanza del rapporto simbiotico tra spugne e comunità microbiche in acqua. «Le spugne si affidano alle comunità microbiche per il nutrimento, la salute e la difesa chimica», spiega la borsista Marie Skłodowska-Curie, Cristina Diez, del Museo di Storia naturale. «Per mantenere un insieme altamente specifico di microbi, le spugne filtrano e selezionano i simbionti microbici dall’acqua marina circostante, grazie a un sistema immunitario finemente regolato». Questo microbioma delle spugne è noto per essere specie-specifico. Ciò significa che ogni membro di una particolare specie di spugna condivide un simile insieme di microbi, a prescindere dalla propria posizione geografica. Per contro, due spugne di diverse specie che coesistono nella stessa area presenteranno un microbioma molto diverso.

Stili di vita d’altura

L’obiettivo del progetto DeepSym è stato quello di conoscere meglio le diverse caratteristiche del microbioma della spugna. A tal scopo, Diez si è concentrata sulla composizione microbica e sulla funzionalità metabolica delle spugne di acque profonde. «Abbiamo scoperto che le nostre spugne esaminate ospitavano un microbioma molto simile, e funzionavano in modo molto simile», racconta Diez. «Questa situazione ci ha realmente sorpreso perché, se guardiamo alle spugne di acque poco profonde, anche le specie strettamente correlate mostrano microbiomi altamente dissimili». Diez ritiene che nel caso delle spugne di acque profonde, l’estrema somiglianza nella composizione e nella funzione del microbioma è molto probabilmente una risposta a un adattamento allo stile di vita d’altura. «In generale, i nostri risultati si indirizzano verso un’esigenza specificatamente fisiologica», prosegue. «Vivere in un habitat estremo ha portato all’evoluzione di un microbioma coerente e finemente regolato che offre vantaggi ecologici alle spugne.» In tal modo, il progetto DeepSym ha fatto luce su come i cambiamenti del microbioma seguano l’evoluzione della spugna ospite. L’analisi di questi cambiamenti potrebbe aiutare gli scienziati a identificare alterazioni nell’ambiente marino, nonché all’ecosistema marino che le spugne aiutano a supportare. In secondo luogo, il fatto che i microbi nelle acque profonde svolgano funzioni inaspettatamente simili nelle specie di spugne con microbiomi diversi, suggerisce che i simbionti abbiano anche imparato ad adattarsi agli ambienti estremi delle profondità marine. «Questi risultati saranno ora monitorati su più specie di spugne e su più siti», conclude Diez.

Parole chiave

DeepSym, spugne, microbioma, microbico, oceano, marino, biodiversità, ecosistema, simbionti

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