First detection of porcine associated bacterium Inconstantimicrobium in a reptilian host: gastrointestinal microbiome characterisation of healthy and unhealthy green turtles (Chelonia mydas) using full-length 16S rRNA sequencing

Le tartarughe verdi sono giganti gentili dell'oceano, che si nutrono di alghe e prateria marina difficili da scomporre. Per sopravvivere a questa dieta ricca di fibre, si affidano a una forza lavoro nascosta all'interno dei loro intestini: miliardi di batteri che fermentano la materia vegetale, trasformandola in energia utilizzabile. Questo ecosistema interno è vitale per la tartaruga quanto i polmoni lo sono per un essere umano, eppure rimane un mistero in molti aspetti. Gli scienziati sanno da tempo che quando questi animali si ammalano, i loro batteri intestinali cambiano spesso, ma gli strumenti utilizzati per studiarli sono stati troppo grossolani per vedere i protagonisti specifici coinvolti. Per anni, i ricercatori hanno potuto solo vedere le linee generali di questo mondo microbico, perdendo i dettagli fini che potrebbero spiegare perché una tartaruga sia malata o come aiutarla a guarire.

Un team di ricercatori dell'Università della Sunshine Coast e di organizzazioni partner ha recentemente deciso di guardare più da vicino. Si sono rivolti a un nuovo e potente modo di leggere il codice genetico che cattura l'intera lunghezza di un gene batterico, invece di un solo piccolo frammento. Ciò ha permesso loro di identificare tipi specifici di batteri con una precisione mai raggiunta prima nelle tartarughe verdi. Si sono concentrati su tre tartarughe verdi trovate a Hervey Bay, nel Queensland: un adulto sano, un giovane malato e un sub-adulto malato. Confrontando le comunità batteriche all'interno di questi tre animali molto diversi, il team ha scoperto come la salute intestinale possa sfaldarsi in due modi distinti, e ha scoperto un batterio in una tartaruga che non era mai stato visto lì prima.

I ricercatori hanno raccolto campioni dalla cloaca, l'unico orifizio posteriore della tartaruga da cui esce la materia di scarto, che funge da finestra sull'intestino. Hanno sequenziato il DNA dei batteri presenti, puntando a un esame profondo della comunità. I risultati hanno rivelato che la tartaruga adulta sana ospitava un mix equilibrato di batteri, dominato da gruppi noti per aiutare la digestione delle piante. Questo animale aveva una comunità diversificata e stabile, simile a un giardino ben gestito con molte specie diverse che lavorano insieme. Al contrario, la tartaruga giovane malata mostrava un quadro molto diverso. Il suo intestino era sopraffatto da un singolo gruppo di batteri che possono causare problemi quando prendono il sopravvento, mentre la varietà complessiva di specie diminuiva significativamente. Ciò suggerisce che l'animale stesse soffrendo di un grave squilibrio in cui i batteri dannosi avevano rimpiazzato quelli utili.

Il terzo elemento, un sub-adulto con un set diverso di sintomi, presentava uno scenario terzo e sorprendente. Questa tartaruga soffriva di un grave blocco intestinale, una condizione in cui il materiale di scarto smette di muoversi. Si potrebbe aspettare che un animale malato abbia una comunità batterica povera o semplice, ma questa tartaruga aveva in realtà un mix di batteri molto ricco e diversificato, simile all'adulto sano. Tuttavia, i tipi di batteri erano diversi. Invece del solito mix, il suo intestino era inondato da un gruppo specifico di batteri che prosperano in ambienti stagnanti e privi di ossigeno. Questi sono i tipi di microbi che fermentano il cibo e producono gas, il che si adatta perfettamente alla condizione della tartaruga di un intestino fermo. I batteri stavano essenzialmente banchettando con il cibo che non si muoveva più, creando un ambiente fermentativo che probabilmente contribuiva al disagio dell'animale.

La scoperta più sorprendente è arrivata proprio da questa terza tartaruga. Tra la massa di batteri fermentanti, i ricercatori hanno trovato un tipo specifico chiamato Inconstantimicrobium porci. Questo batterio era precedentemente noto solo negli intestini dei maiali e nel suolo agricolo. Trovarlo in una tartaruga marina è una prima per la scienza. I ricercatori lo hanno rilevato in quantità significative nel sub-adulto malato, mentre era appena presente nella tartaruga sana ed assente nell'altra tartaruga malata. Sospettano che le recenti forti inondazioni nella regione possano aver lavato via questo batterio associato ai maiali dalle terre emerse verso le acque costiere dove si nutrono le tartarughe. La tartaruga probabilmente lo ha ingerito e, poiché il suo intestino era fermo, il batterio è stato in grado di moltiplicarsi rapidamente, unendosi agli altri batteri fermentanti in un'esplosione che l'intestino in movimento della tartaruga sana avrebbe naturalmente espulso.

Questo studio evidenzia che la malattia nelle tartarughe verdi non ha sempre lo stesso aspetto a livello microbico. A volte sembra un collasso della diversità, dove i batteri dannosi prendono il sopravvento su un sistema indebolito. Altre volte, sembra un cambiamento nel tipo di batteri, dove una varietà di specie dall'aspetto sano si riorganizza per adattarsi a un intestino bloccato. La capacità di vedere chiaramente queste differenze è un passo avanti fondamentale. Utilizzando un metodo che legge il codice genetico completo dei batteri, i ricercatori sono riusciti a identificare il batterio specifico associato ai maiali che i metodi più vecchi e brevi avrebbero mancato. Questo livello di dettaglio è cruciale per comprendere come i cambiamenti ambientali, come le inondazioni, possano introdurre nuovi organismi nell'ambiente marino e come questi organismi interagiscano con la salute della fauna selvatica.

Le scoperte indicano anche la complessa relazione tra l'ambiente e gli animali che lo abitano. La presenza di un batterio associato ai maiali in una tartaruga marina suggerisce che i confini tra terra e mare siano più permeabili di quanto si pensasse, specialmente quando si verificano eventi meteorologici estremi. Sebbene lo studio abbia coinvolto solo tre animali, i risultati forniscono una nuova lente per veterinari e conservazionisti. Suggeriscono che osservare i tipi specifici di batteri all'interno di una tartaruga potrebbe aiutare a diagnosticare la natura della sua malattia, distinguendo tra un'infezione generale e un blocco specifico. Come sottolineano i ricercatori, questo è solo l'inizio della comprensione di questi mondi interni, ma offre una strada promettente verso una migliore cura per questi antichi marinai che affrontano un pianeta in cambiamento.