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In natura esistono innumerevoli esempi di simbiosi tra organismi animali, vegetali e microrganismi. Nonostante i cospicui studi a riguardo, molte associazioni non sono state ancora scoperte. Con il termine simbiosi si intende un’associazione intima, permanente, tra due o più partner di specie diversa da cui risultino nuove strutture o nuovi metabolismi e che può comportare integrazione genica, mentre con il termine microbioma si indica la comunità di microrganismi associati ad un ospite. In particolare, in questo lavoro, si sono prese in esame le associazioni tra protisti ciliati e procarioti. Data l’alimentazione fagotrofica, i ciliati sono spesso colonizzati da batteri, che, se ingeriti, possono resistere alla digestione e diventare endosimbionti. Ad oggi, in letteratura, non sono presenti studi sul microbioma e sui simbionti presenti in popolazioni naturali di protisti. L’epidemiologia di queste associazioni microbiche è, a oggi, pressoché totalmente ignota. Lo scopo del presente lavoro è stato studiare la variabilità del microbioma procariotico e i simbionti, presenti all’interno di popolazioni di ciliato, in ambienti umidi interdunali.
Le aree oggetto di studio sono state monitorate per un anno, rilevando alcuni parametri abiotici quali la temperatura e la salinità, oltre alla presenza, l’abbondanza e la diversità dei vari morfotipi di ciliati. In base ai risultati ottenuti, si è deciso di concentrare lo studio sul genere Euplotes, che è uno tra i modelli più studiati per quanto riguarda le associazioni microbiche.
Le due aree considerate sono situate nel Parco Regionale Migliarino San Rossore Massaciuccoli; la prima è vicino alla foce del fiume Serchio mentre la seconda si trova nei pressi della foce dell’Arno (zona denominata “Le Lame di Fuori”). Il sistema cordoni/bassi interdunali presente in queste aree è soggetto a espansione o erosione, creando ambienti mutevoli. Il campionamento è avvenuto nell’autunno del 2018 in quattro siti vicino alla foce del Serchio e due siti nelle “Lame di Fuori”. Per la caratterizzazione delle associazioni tra protisti e procarioti, è stato utilizzato un approccio da singola cellula, usando marcatori che codificano per la subunità minore dell'rRNA sia eucariotico (18S rRNA) che procariotico (16S rRNA). Campioni di acqua e sedimento sono stati inoltre processati come controlli. L’identificazione dei diversi morfotipi di Euplotes è avvenuta grazie all’utilizzo del sequenziamento Sanger seguito da analisi con il programma BLAST. La caratterizzazione dei microbiomi procariotici è stata eseguita tramite metabarcoding con sequenziamento NGS (Illumina MiSeq) e analisi con il programma Qiime2.
Dalla caratterizzazione dei procarioti tramite NGS sono stati ottenuti 139103 reads. L’analisi è stata poi condotta solo sui reads con elevati standard qualitativi (96423). Le curve di rarefazione indicano che la profondità d’indagine raggiunta è soddisfacente. È stato possibile ottenere indicazioni sulle abbondanze relative dei taxa che compongono i microbiomi presenti nelle cellule di Euplotes, e le comunità microbiche presenti nei controlli. Differenze statisticamente significative sono state osservate nel numero di taxa presenti, maggiore nei controlli, rispetto alle singole cellule, oltre che nella composizione dei microbiomi tra le due aree prese in studio. I dati indicano quindi una selettività dei ciliati nella composizione dei loro microbiomi, comunque influenzata dalle popolazioni procariotiche del microhabitat circostante. All’interno delle singole specie di ospiti (Euplotes woodruffi, Euplotes platystoma), le differenze tra i microbiomi risultano statisticamente significative nelle diverse aree, mentre la variabilità osservata tra individui di siti diversi della stessa area sembra riflettere quella delle comunità microbiche esterne. Sono in corso analisi sulla variabilità dei microbiomi tra specie diverse campionate nello stesso sito, così come sulla presenza e prevalenza di simbionti potenziali o già conosciuti nelle popolazioni prese in esame.