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Los microbios intestinales de abeja tienen una división del trabajo cuando se trata de metabolizar polisacáridos complejos


Las abejas melíferas son polinizadores invaluables: cupidos del mundo vegetal que facilitan la remezcla de genes en la próxima generación de vegetación en flor.


por el DOE / Joint Genome Institute


A cambio de sus servicios, las abejas comen néctar de plantas y polen. El néctar es una solución de azúcares fácilmente absorbible. Pero el polen contiene paredes celulares vegetales, que tienen cadenas complejas y ramificadas de polisacáridos llamados pectina y hemicelulosa.

Si bien estos dos polisacáridos pueden producir monómeros de azúcar, es solo con la ayuda de enzimas bacterianas especializadas. Las abejas melíferas confían en su microbiota intestinal para producir estas enzimas para descomponer los polisacáridos.

Pero los científicos se han preguntado exactamente cómo la comunidad microbiana lleva a cabo su útil metabolismo: ¿quién es responsable de qué procesos bioquímicos?

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha identificado las principales funciones metabólicas de los microbios constituyentes, publicando sus hallazgos en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .

El equipo se centró en los clados bacterianos dominantes compartidos entre la abeja melífera y los microbiomas intestinales del abejorro.

Los investigadores descubrieron que la pectina y la hemicelulosa del polen se degradan principalmente por dos clados: Gilliamella, que reside principalmente en el íleon de la abeja, una estructura análoga al intestino delgado humano; y Bifidobacterium, que habita principalmente en el recto, aguas abajo del íleon y es similar al intestino grueso humano.

Ambos clados bacterianos pueden metabolizar la hemicelulosa y la pectina. Sin embargo, los dos se especializan en cierta medida. Gilliamella degrada principalmente la pectina.

Pero no todas las cepasde Gilliamella son capaces de metabolizar la pectina. Las cepas de Bifidobacterium, por otro lado, son abundantes en glucósidos hidrolasas y, por lo tanto, están mejor adaptadas que Gilliamella para descomponer la hemicelulosa.

Pero no todas las cepas de Bifidobacterium son capaces de llevar a cabo esta hazaña metabólica. Para ambos clados, entonces, las cepas son variables en sus habilidades.

Alejado, lo que parece estar sucediendo es una especie de fiesta móvil que se deconstruye a medida que atraviesa el intestino de la abeja melífera. Al principio, los azúcares monosacáridos pueden ser absorbidos, pero los polisacáridos complejos, la pectina y la hemicelulosa, se digieren más adelante: primero, la pectina , principalmente por Gilliamella; luego la hemicelulosa, principalmente por Bifidobacterium.

El proceso es una división del trabajo por estos grupos bacterianos. ¿Pero por qué la variabilidad de la tensión? Los autores piensan que la razón puede ser que las enzimas que degradan los polisacáridos son secretadas. Es como darle a todos un tenedor: todas las cepas pueden excavar potencialmente, incluso si fueran demasiado flojas para producir las enzimas por sí mismas.

Otro hallazgo que interesó a los autores fue que un análisis evolutivo de cepas de Bifidobacterium en abejas melíferas y abejorros mostró que las cepas de abejorros a menudo carecen de la capacidad de descomponer la hemicelulosa.

Los autores piensan que esto podría tener que ver con las diferencias en el estilo de vida: las abejas melíferas necesitan abundante azúcar para hacer miel que puedan comer en invierno. Los abejorros, por otro lado, no hacen miel; hibernan en invierno en su lugar. Entonces, evolutivamente, podría tener sentido que las abejas melíferas tengan un microbioma más eficiente para cosechar toda la energía que puedan.

Los resultados del estudio fueron permitidos por una serie de experimentos in vitro e in vivo, incluida la recolección y análisis del metagenoma intestinal de la abeja melífera , que se realizó con la ayuda del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de EEUU.


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