La exposición al pesticida atrazina ampliamente utilizado conduce a cambios hereditarios en el microbioma intestinal de las avispas, encuentra un estudio publicado el 4 de febrero en la revista célula huésped y microbio . Además, el microbioma alterado confiere resistencia a la atrazina, que se hereda en generaciones sucesivas no expuestas al pesticida.
"Después de una sola exposición a algunos químicos, xenobióticos, el microbioma intestinal puede verse permanentemente afectado", dice el autor principal del estudio Robert Brucker, de la Universidad de Harvard. "La exposición puede tener cambios duraderos en las generaciones futuras, incluso después de que se elimine el riesgo de exposición"."
Los agroquímicos utilizados para fertilizar cultivos y controlar especies de plagas representan uno de los mayores riesgos de exposición a xenobióticos para muchos organismos. El herbicida atrazina es el segundo pesticida más vendido a nivel mundial. Estudios anteriores han demostrado que la atrazina tiene múltiples efectos en los animales huéspedes, pero poco esconocido sobre cómo los químicos xenobióticos ambientales cambian el microbioma intestinal.
Para abordar esta pregunta, Brucker y su equipo examinaron el impacto de la exposición a atrazina subtóxica aguda o continua en las especies de avispas modelo Nasonia vitripennis a través de 36 generaciones. El análisis del transcriptoma y el proteoma de las avispas reveló que la exposición a 300 partes por billón ppb de atrazina, similar a la concentración encontrada por los polinizadores en los campos y arroyos agrícolas recientemente rociados, puede cambiar N. vitripennis inmunidad, función mitocondrial y comportamiento.
En la primera generación, la exposición a 300 ppb de atrazina alteró la estructura de la comunidad bacteriana de las avispas, lo que resultó en un aumento de la diversidad de microbiomas y la carga bacteriana general. Incluso la exposición a una concentración más baja de 30 ppb de atrazina causó un cambio de microbioma que persistióa través de generaciones sucesivas.
Cuando los investigadores cambiaron la descendencia de la población expuesta a la atrazina a una dieta sin atrazina durante seis generaciones, observaron que el microbioma bacteriano se mantuvo más similar al de los padres ". Este resultado indica que la interrupción del microbioma despuésLa exposición aguda a la atrazina se hereda de generación en generación, incluso después de que se elimina la exposición ", dice Brucker.
Además, la exposición a 30 ppb de atrazina durante 36 generaciones redujo la mortalidad inducida por atrazina en un factor de diez, y también aumentó la tolerancia al herbicida glifosato, a pesar de que no hubo exposición previa al compuesto. Después de 25 generaciones, un subconjunto dela población de avispas fue cambiada a una dieta sin atrazina. Sorprendentemente, la tolerancia a la atrazina fue heredada y sostenida hasta la 36ª generación.
Otros experimentos mostraron que la mayor tolerancia a la atrazina de las avispas está relacionada con su microbioma alterado. Por ejemplo, mantener las avispas en un ambiente libre de gérmenes eliminó la tolerancia a la atrazina. Por otro lado, trasplantar el microbioma de las avispas expuestas a la atrazina aavispas expuestas conferían resistencia a la atrazina.
"En general, demostramos que la resistencia a múltiples pesticidas puede surgir en una población que está expuesta a concentraciones sub-tóxicas, que el microbioma facilita esta resistencia y que proporciona resistencia contra otros pesticidas en los que el animal huésped nunca antes había estadoexpuesto ", dice Brucker.
En particular, la exposición a la atrazina aumentó las densidades de las bacterias intestinales raras Serratia marcescens y Pseudomonas protegens . La alimentación de estas bacterias que degradan la atrazina a las avispas que no habían sido expuestas a la atrazina resultó en resistencia a este pesticida.
"El cambio en la comunidad microbiana después de la exposición continua a la atrazina puede estar proporcionando resistencia al huésped a través de la desintoxicación, lo que representa una ruta rápida de adaptación ecológica para que el huésped haga frente a nuevos desafíos tóxicos", dice Brucker. "La exposición a pesticidas causa cambios funcionales heredadosen el microbioma que debe considerarse al evaluar la exposición a xenobióticos y como posibles contramedidas a la toxicidad ".
Tomados en conjunto, los resultados demuestran que la exposición a la atrazina puede alterar la comunidad microbiana de las avispas, lo que a su vez puede afectar directamente la aptitud del huésped a través de las generaciones. Aunque Nasonia las avispas no son polinizadores de cultivos naturales, el estudio podría tener amplias implicaciones. Las poblaciones silvestres de polinizadores han estado expuestas a la atrazina desde la década de 1950, el equivalente a docenas de generaciones. En particular, los genes que metabolizan la atrazina bacteriana también están presentes en las poblaciones de abejas silvestresexpuesto al pesticida.
"Estos resultados podrían reflejar cambios asociados con el huésped microbio en respuesta a la exposición a xenobióticos en la población de abejas melíferas silvestres, similar a lo que describimos en Nasonia y considerando las décadas de exposición habitual, y la adaptación dentro de las poblaciones de polinizadores probablemente ya haya ocurrido ", dice Brucker." En última instancia, estos efectos podrían tener repercusiones en el comportamiento del huésped, el estrés metabólico, la inmunocompetencia y la regulación de la microbiota del huésped ".
En futuros estudios, Brucker y su equipo planean examinar qué loci han sido seleccionados y cómo podrían estar implicados en la resistencia a las toxinas o en la regulación del microbioma. También están planeando aprovechar sus hallazgos para desarrollar probióticos para las abejas melíferas para reducir múltiplesriesgo de exposición a plaguicidas.
"Podemos usar nuestra comprensión de la interacción huésped-microbioma para reducir el riesgo de exposición de todos los pesticidas, por ejemplo, al usar bacterias para limpiar derrames o como probióticos para humanos en riesgo, o plantas y animales fuera del objetivo,"Brucker dice:" Se necesitan más estudios de microbioma huésped de exposición multigeneracional a compuestos xenobióticos, especialmente a la luz del mayor riesgo de exposición a xenobióticos en humanos, plantas, animales, hongos y bacterias en todo el mundo ".
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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