All’interno delle comunità microbiche molte specie devono condividere risorse limitate, riducendo al contempo la competizione diretta. Di recente, un gruppo di ricercatori ha scoperto che i batteri regolano finemente la propria produzione di proteine in base ai microbi vicini, favorendo così un utilizzo più efficiente delle risorse all’interno delle comunità.
I risultati, pubblicati su Nature Microbiology, suggeriscono dunque che le comunità microbiche riducono la sovrapposizione funzionale tra i propri componenti modulando l’espressione proteica, con l’obiettivo di stabilizzare la struttura della comunità.
In passato la maggior parte degli studi si è concentrata sui meccanismi con cui i batteri rispondono a condizioni come disponibilità di nutrienti o pH, piuttosto che ai microbi vicini. In particolare, non era chiaro se i batteri modificassero la loro produzione proteica in risposta a specifici partner microbici e se tali modifiche contribuissero a ridurre la competizione.
Per rispondere a questa domanda, Sarah Moraïs della Ben-Gurion University of the Negev, in Israele, e i suoi colleghi hanno coltivato batteri singolarmente, in coppia e in gruppi di quattro specie, utilizzando fruttosio o fibra vegetale come principale fonte di energia.
Risposte specifiche per i partner
Dai dati ottenuti è emerso che la modifica della fonte di energia ha alterato la produzione proteica batterica, anche quando la crescita non ha subito grandi variazioni, dimostrando che i microbi si adattano ai nutrienti presenti nell’ambiente. Tuttavia, quando i batteri sono stati coltivati in comunità, la loro produzione proteica è cambiata in modo ancora più significativo ed è risultata specifica per ciascun partner. In particolare, è stato osservato che la stessa specie modificava la propria produzione proteica in modo diverso a seconda della specie con cui era accoppiata, anche se alcuni batteri mostravano risposte distinte a partner diversi, mentre altri reagivano in modo più simile.
Inoltre, i cambiamenti riguardavano diversi pathway metabolici, il che suggerisce che ogni specie è caratterizzata da una propria strategia per adattarsi a comunità diverse.
Maggiore produttività
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che, nella maggior parte dei casi, le comunità batteriche presentavano una minore sovrapposizione funzionale rispetto alle specie coltivate singolarmente, il che indica che i microbi tendono a interrompere la produzione di alcune proteine quando un altro membro della comunità svolge funzioni simili. Questa ridotta sovrapposizione è risultata correlata a una maggiore produttività della comunità.
«Nonostante siano necessari ulteriori studi per confermare anche in vivo i risultati di questo studio, i dati ottenuti potranno contribuire a comprendere, prevedere e progettare ecosistemi microbici in diversi ambiti, tra cui la salute, l’agricoltura e l’ambiente» concludono i ricercatori.
