Valar mikrobiom

Valarmikrobiomet är gruppen av samhällen av mikroorganismer som finns inom valar .

Mikrobiomer spelar en viktig roll i individens hälsa och ekologi och i synnerhet i upptäckten av olika mikrobiomer i tarm, hud och näsa som får analysera deras tillstånd och tillståndet i den marina mikrobiomemiljön där de lever .

Mage

Tillgången till mikrobiella prover från tarmen från marina däggdjur är begränsad eftersom de flesta arter är sällsynta, hotade och djupdykare. Det finns olika tekniker för att ta prover från valens tarmmikrobiom. Det vanligaste är att man tar avföringsprov från omgivningen och tar en sond från centret som är icke-kontaminerad. Dessutom finns studier från ändtarmsprover och sällsynta studier från strandade döda eller levande djur direkt från tarmen.

Tarmmikrobiomet hos valar är ett komplext ekosystem som spelar en viktig roll i värdens metabolism, hälsa och immunitet. De mikrobiella samhällena av marina däggdjur är olika och skiljer sig från landlevande däggdjur, och samhället beror på olika faktorer som typ av kost, fylogeni, hälsa och ålder.

Eftersom mikrobiomet är involverat i nedbrytningen av mat är kosten en dominerande faktor för det mikrobiella samhället. Olika studier har visat att medlemmar av Bacteroidetes och Firmicutes är den vanligaste filan av tarmmikroorganismer hos djur som är bläckfiskpredatorer eller djurplanktonrovdjur som hos kortfenade grindvalar och bardvalar. Särskilt släktet Bacteroides (phyla Bacteroidetes) tycks spela en stor roll i nedbrytningen av dessa arters kitinrika kost och återfanns även i tarmmikrobiomet hos bardvalar.

Hos tandvalar, där födokonsumtionen huvudsakligen är fiskätande, är de vanligaste fylerna Firmicutes, Fusobacteria och Proteobacteria. Proteobakterier klassificeras som en mindre viktig grupp för marina däggdjur som konsumerar bläckfiskar och djurplankton men är mycket rikligt förekommande i fiskätande rovdjur som flasknäsdelfiner, östasiatiska tumlare utan tumlare och vitvitar. Dessa fynd kan spegla de olika dietnischerna för dessa arter.

Förutom kosten tycks åldern också bestämma skillnaderna i det mikrobiella samhället mellan valar. Maron et al. har visat att det mikrobiella samhället förändras i högvalsgrottor under deras utveckling. Intressant nog är släktena Bilophila, Peptococcus och Treponema mer förekommande hos äldre kalvar. Det högre förekomsten av Bilophila kan vara ett svar på det större mjölkintaget hos de äldre kalvarna.

Hud

Huden är den första barriären som skyddar individen från omvärlden och den epidermala mikrobiomet på den anses inte bara vara en indikator på djurets hälsa utan anses också vara en ekologisk indikator som visar tillståndet i den omgivande miljön. Att känna till mikrobiomet i huden på marina däggdjur under "normala" förhållanden har gjort det möjligt för oss att förstå hur dessa samhällen skiljer sig från de fria mikrobiella samhällena som finns i havet och hur de kan förändras beroende på abiotiska och biotiska variationer, och även " ' samhällen varierar mellan friska och sjuka individer'' .

Olika studier på migrerande marina däggdjur, särskilt Megaptera novaeangliae , späckhuggare, Orcinus orca och vitvalar, som är exponerade för olika livsmiljöer är värd för olika samhällen av bakterioplankton och i många fall kiselalger som växer på ryggen av migrerande späckhuggare.

Även om studier av mikrobiomet i huden hos dessa marina däggdjur är ganska begränsade, tack vare amplifieringen av SSU rRNA-gener, upptäcktes samhällen som tillhör phylum Bacteroidetes, i synnerhet av familjen Flavobacteriaceae, släktet Tenacibaculum dicentrarchi , och det verkar som att rollen för dessa bakterier är att reglera mikrobiomet som finns på huden hos marina däggdjur, fungerar som rovdjur och begränsar den exponentiella tillväxten av andra samhällen.

En annan typ av bakterie som finns på huden hos valar är Phychrobacter, som kan tolerera låga temperaturer och därför finns under migrationsvägar till höga breddgrader, det upptäcktes också att denna bakterie är en av de som kontrolleras av T. dicentrarchi; medan bakterien spp. i hudskador . Moraxella hittades, men inte bara i frisk hud som blåshål och munnar på delfiner

Det är inte välkänt om dessa samhällen av mikroorganismer är övergående kolonisatorer av hudytan eller har anpassat sig till den miljön och därmed utsätter sig för variationer i yttre och inneboende faktorer som förändrar samhällena i hudmikrobiomet, såsom UV-strålar, hudavlossning, som tycks vara involverad i förändringen av de mikrobiella samhällena, förändringen av tryck och temperatur, som påverkar en regional och tidsmässig variation av hudmikrobiomet, kön, ålder och hälsotillstånd hos individen, alla påverkar mikrobiomet och förändringen av hudsamhällena. I samband med dessa faktorer har klimatförändringar visat sig ytterligare påverka tillväxten och närvaron av vissa bakteriesamhällen samt hälsotillståndet för dessa valar.

Andningssystem

Samling av slag från en blåval med en radiostyrd helikopter

Relativ förekomst av taxonomiska klasser identifierade som val-, luft- eller havsvattenspecifika i varje provtyp.

Relativt överflöd av virus och deras taxonomiska familjer. Detta inkluderade 42 virusfamiljer, inklusive 29 familjer av bakteriofag. Procentandelar indikerar relativ förekomst av alla virus i sekvensbiblioteket.

Effekten av mikrobiom av valar i andningssystemet

Valarna är i fara eftersom de påverkas av flera stressfaktorer, särskilt antropogenatur, som gör dem mer sårbara för olika sjukdomar . Dessa djur har noterats visa hög känslighet för luftvägsinfektioner, men mycket lite är känt om deras respiratoriska mikrobiom. Därför kan provtagningen av utandningen eller "slaget" av valarna ge en bedömning av hälsotillståndet. Blow består av en blandning av mikroorganismer och organiskt material , inklusive lipider , proteiner och cellrester som härrör från luftvägarnas beklädnader som, när de släpps ut i den relativt svalare utomhusluften, kondenseras för att bilda en synlig massa av ånga, som kan vara samlade in. Det finns olika metoder för att samla utandningsprover, en av de senaste är genom användning av flygdrönare. Denna metod ger ett säkrare, tystare och mindre invasivt alternativ och ofta ett kostnadseffektivt alternativ för att övervaka fauna och flora. Användningen av flygdrönare har varit mer framgångsrik med stora valar på grund av låga simhastigheter och större slagstorlekar.

I alla genomförda studier samlades, förutom utandningsprover, havsvatten- och luftprover in för att mer exakt identifiera de specifika mikroorganismerna för utandningsluft.

Genom olika studier utförda på olika valar, bland annat knölvalar ( Megaptera novaeangliae ), blåval ( Balænoptera musculus ), gråval ( Eschrichtius robustus ), kaskelot ( Physeter macrocephalus ), späckhuggare ( Orcinus orca ) och flasknosdelfiner Tursiops truncatus ), har det respiratoriska mikrobiomet börjat definieras, dvs en mikrobiell gemenskap bildad av en komplex mångfald av gemensamma mikroorganismer för alla undersökta exemplar. Dessa är mycket färska studier, så kunskapen är mycket begränsad, bara vissa mikroorganismer är kända medan andra ännu inte har identifierats och lite är känt om deras funktionella roll inom dessa djur. Sammantaget inkluderade de vanligaste bakterierna som identifierades på filumnivå Pseudomonadota , Bacillota , Actinomycetota och Bacteroidota .

Typer av bakterier som finns i andningsorganen hos valar

Bland Pseudomonadota har bakterier som tillhör familjerna Brucellaceae och Enterobacteriaceae och till släktena " Candidatus Pelagibacter ", Acidovorax , Cardiobacterium , Pseudomonas , Burkholderia och Psychrobacter erkänts.

Bland Bacillota har bakterier som tillhör klasserna Clostridia och Erysipelotrichia och till släktena Anoxybacillus , Paenibacillus och Leptotrichia erkänts.

Bakterier som tillhör klassen Acidimicrobiia , till familjen Microbacteriaceae och till släktena Corynebacterium , Mycobacterium och Propionibacterium ( Cutibacterium ), har erkänts bland Actinomycetota .

Bland Bacteroidota har bakterier som tillhör släktet Tenacibaculum erkänts.

Till dessa läggs bakterier tillhörande phylum Fusobacteriota och Mycoplasmatota .

Slutligen upptäcktes också potentiella luftvägspatogener, såsom Balneatrix ( proteobacteria ) och en rad grampositiva Clostridia och Baciller, såsom Staphylococcus och Streptococcus ( båda firmicutes ). Dessutom är en av de vanligaste bakterierna i de olika valarterna Haemophilus -bakterien. Dessa är opportunistiska gramnegativa coccobaciller, som också finns i luftvägarna hos människor och andra djur, som tenderar att kolonisera men utan att orsaka infektionsstart. Men under perioder av immunsuppression kan dessa organismer orsaka skada genom att generera hjärnhinneinflammation och lunginflammation .

Förutom bakterier har vissa virus också identifierats i andedräkt från valar. Bland de vanligaste bakteriofagerna var Siphoviridae och Myoviridae , medan det bland virusfamiljerna fanns små enkelsträngade DNA-virus (ss), i synnerhet Circoviridae, medlemmar av Parvoviridae , och en familj av RNA-virus, Tombusviridae .