O peixe cirurgião do Mar Vermelho usa bactérias gigantes metabolicamente diversas para digerir diferentes tipos de algas, de acordo com novas pesquisas. Essas descobertas não apenas explicam a base da diversidade do peixe cirurgião, mas também podem fornecer um recurso genético valioso para a pesquisa em biocombustíveis.

Uma equipe internacional liderada por pesquisadores da KAUST usou técnicas de sequenciamento de alto rendimento para estudar comunidades de micróbios simbióticos nos intestinos de peixes cirurgiões do Mar Vermelho que se alimentam de algas marinhas. Ao analisar os genomas, eles descobriram que as comunidades são dominadas por um único grupo de bactérias gigantes conhecidas como Epulopiscium, e que carecem da diversidade encontrada nos microbiomas de herbívoros terrestres.

"A degradação da biomassa vegetal em vertebrados terrestres geralmente requer coquetéis de enzimas provenientes de microrganismos intestinais, cada um dos quais tem a capacidade de decompor diferentes constituintes, "explica o cientista pesquisador da KAUST David Ngugi, quem conduziu o estudo. As algas carecem de muitos dos complexos constituintes da parede celular e polissacarídeos encontrados nas plantas terrestres, como lignina e celulose, e assim uma comunidade microbiana mais simples é provavelmente suficiente para digeri-los.

No entanto, a análise da expressão gênica revelou grandes diferenças entre o Epulopiscium em peixes cirurgiões especializados em se alimentar de algas vermelhas ou marrons. "Dependendo das algas das quais o hospedeiro está se alimentando, o Epulopiscium tem enzimas correspondentes para quebrar esses polissacarídeos, "diz Ngugi." Tanto que você provavelmente não pode pegar um Epulopiscium de um hospedeiro comedor de algas vermelhas e transplantá-lo para um hospedeiro comedor de algas marrons porque eles não têm a capacidade metabólica de degradar o que o outro hospedeiro está comendo. "

Essa especialização ajuda a explicar a diversidade dos peixes cirurgião de recife, pois eles dividem o ambiente em diferentes nichos alimentares. Com base em suas análises, os pesquisadores sugerem dividir o simbiótico Epulopiscium em três gêneros.

A equipe também rastreou a expressão do gene no Epulopiscium ao longo de um dia e descobriu que combinava com o estilo de vida do hospedeiro, com genes relacionados à digestão ativos durante a manhã, quando o hospedeiro estava se alimentando. "Isso foi realmente emocionante, "diz Ngugi, porque demonstrou claramente o papel da bactéria gigante no intestino.

A capacidade de fermentar algas tornará o Epulopiscium um recurso genético valioso para o desenvolvimento de biocombustíveis à base de algas. As descobertas também destacam a ligação entre os alimentos, peixes e micróbios sustentando a diversidade das comunidades de recifes. "O tipo de simbiose que se desenvolveu a fim de utilizar os recursos alimentares específicos no recife ocorreu em escalas de tempo evolucionárias, "diz Ngugi." Nossos dados sugerem que não é algo que possa ser adquirido ou restabelecido em um curto espaço de tempo. "