Para algunos, puede que no sea una sorpresa saber que las grandes ballenas son carnívoras, que se alimentan de pequeños animales parecidos a los camarones como el krill. Además, puede que no sea sorprendente descubrir que los microbios que viven en las tripas de las ballenas -los llamados microbiomas se parecen a los de otros consumidores de carne.
Pero los científicos ahora tienen evidencia de que el microbioma de las ballenas comparte rasgos con criaturas que no se sabe que comen carne - vacas.
Dirigidos por Peter Girguis, profesor de biología orgánica y evolutiva, los científicos han descubierto que el microbioma intestinal de las ballenas francas y otras especies de barbas comparte características con las vacas y los depredadores carnívoros. Las comunidades microbianas duales permiten a las ballenas extraer la mayor nutriciónposible de su dieta, digiriendo no solo los copépodos que comen, sino también sus conchas ricas en quitina. El estudio se describe en un artículo del 22 de septiembre en Comunicaciones de la naturaleza .
Entre los coautores del artículo se encuentran: James McCarthy, profesor de Oceanografía Biológica y Alexander Agassiz Profesor de Oceanografía Biológica en el Museo de Zoología Comparada, Annabel Biechman, '14, ahora estudiante graduada en UCLA, Joe Roman de laUniversidad de Vermont, Jarrod Scott y David Emerson, ambos del Laboratorio Bigelow de Ciencias del Océano en Maine y Jon Sanders, un ex estudiante graduado en el laboratorio de Girguis.
"Desde un punto de vista, las ballenas parecen carnívoros", dijo Girguis. "Tienen el mismo tipo de microbios que encontramos en leones y tigres que tienen dietas muy ricas en carne. Pero también tienen abundantes comunidades de bacterias anaerobias"., similar a los que usan los rumiantes para descomponer la celulosa.
"Sin embargo, no hay mucha celulosa en el océano, pero hay mucha quitina, que se encuentra en los exoesqueletos de los copépodos que comen las ballenas barbadas", continuó Girguis. "Lo que nuestro artículo sugiere es que el intestino de la ballena es muchocomo el intestino de una vaca, y postulamos que la comunidad microbiana anaerobia que degrada la quitina prospera allí, descompone ese material y lo pone a disposición de la ballena ".
Esos exoesqueletos, dijo Girguis, representan tanto como el diez por ciento de la ingesta total de alimentos de las ballenas, y de lo contrario simplemente serían defecados. Al permitir que las ballenas accedan a la nutrición en el material rico en quitina, las ballenas pueden extraer el mayor beneficio posiblede su dieta.
"Es casi como una preadaptación", dijo, "que les puede dar una ventaja diferencial en el aprovechamiento de la energía de sus alimentos. La morfología de su intestino proviene de sus antepasados, los mismos antepasados de vacas, camellos y otros rumiantes. Les sirve bien incluso como carnívoros porque les permite extraer al máximo la nutrición de sus alimentos ".
En última instancia, dijo Girguis, el estudio aborda preguntas que van mucho más allá de las entrañas de las ballenas.
"Esto es realmente una cuestión de lo que podemos llamar inercia filogenética", dijo. "Porque lo que realmente estamos pensando es: cuando miras el microbioma de un organismo, puedes, hasta cierto punto, mirar hacia atrása tiempo y ver a sus antepasados, porque los organismos que están relacionados entre sí parecen tener microbiomas similares.
"Pero no todos los organismos relacionados viven en el mismo tipo de ambiente", continuó. "Entonces, la pregunta es ¿qué tan diferente debe ser su entorno antes de que cambie su microbioma? Esta es una pregunta fundamental sobre la relación entresu ascendencia versus su entorno actual "
Sin embargo, muchas de esas preguntas podrían no haberse hecho, dijo Girguis, si no fuera por la estudiante de pregrado Annabel Beichman.
Ahora, una estudiante graduada en UCLA y la segunda autora del estudio, Beichman inició el estudio cuando ella y el biólogo conservacionista de la Universidad de Vermont, Joe Roman, asumieron la difícil tarea de seguir grupos de ballenas francas en el mar y recolectar muestras de sus animales.heces para determinar qué microbios estaban presentes.
"No hay otra forma de obtener las muestras fecales sino recolectarlas del océano", dijo Roman.
"Fue emocionante salir cada mañana a un clima incierto para buscar esquivas ballenas francas, luego extraer y secuenciar ADN de nuestros trofeos malolientes", dijo Beichman. "Siempre ha sido mi pasión usar los últimos avances entecnología de secuenciación genética para responder preguntas sobre especies de interés para la conservación, por lo que quería agregar un componente genético al estudio.
"Trabajar con mis asesores para concebir las preguntas de investigación basadas en la literatura científica, recolectar muestras fecales en el campo y llevar a cabo la secuenciación y análisis de ADN me dio una experiencia invaluable en cada etapa del estudio", agregó. "Todostenía diferentes teorías sobre el aspecto que podría tener la comunidad del intestino de la ballena. Lo que ninguno de nosotros esperaba era ver tanta divergencia de los mamíferos terrestres, o estas características compartidas con los microbiomas de los carnívoros y herbívoros terrestres ".
"Dado lo que sabemos sobre la ascendencia de las ballenas, que están relacionadas con los rumiantes y que todavía tienen un intestino anterior de múltiples cámaras, podríamos encontrar varias cosas", dijo Girguis. "Una hipótesis era quesu microbioma se vería como el de otros comedores de carne como leones y tigres, y el intestino anterior era simplemente vestigial. La otra hipótesis era que permitía que un grupo diferente de microbios hiciera algo en lo que no habíamos pensado. Lo que encontramos fue quelas ballenas tienen un microbioma que se parece a la mitad de un rumiante y a la mitad de un carnívoro ".
"Hemos llegado a comprender mejor la evolución de las ballenas en las últimas décadas, y ver dónde encajan en el árbol evolutivo. Pero no hemos entendido los cambios microbianos que les han permitido convertirse en uno de los grupos más exitososde animales en el océano ", dijo Roman." Este estudio ayuda a explicar eso "
En el futuro, Girguis y sus colegas esperan tomar muestras de la comunidad microbiana en las cámaras estomacales de las ballenas y extender el estudio a las ballenas dentadas, que no tienen dietas ricas en quitina.
El equipo también ha recibido interés de los acuarios, que pueden usar información sobre los microbios intestinales en las ballenas para cuidar mejor a los animales en cautiverio.
"Muchos acuarios ... saben cuándo sus ballenas están sanas o no, pero no siempre tienen un factor causal, y estos microbios intestinales pueden ser una gran pista", dijo Girguis. "Mientras las personasmantener a las ballenas en cautiverio, hay valor en este tipo de investigación, porque puede mantenerlas lo más saludables posible "
Si bien puede no proporcionar una respuesta definitiva a las preguntas sobre la inercia filogenética, el estudio sugiere que algunas características morfológicas, si pueden proporcionar una ventaja, se conservan, a pesar de los cambios dramáticos en el entorno de una criatura.
"Ahora tenemos esta instantánea que aborda esta cuestión de cómo el pasado evolutivo de una criatura interactúa con su microbioma y cómo su dieta hoy influye en su microbioma", dijo. "La respuesta es ... si esa característica morfológica, si estiene valor para una especie, entonces bien puede ser algo que se capitalice a lo largo del tiempo evolutivo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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