• Composizione del microbioma del merluzzo
• Profilo funzionale del microbioma

Stato dell’arte
Nonostante l’importanza nutrizionale, ecologica, economica e culturale del merluzzo nordico, le conoscenze sul suo microbioma sono limitate.

Cosa aggiunge questa ricerca
Mediante approcci di metagenomica e metaproteomica è stata analizzata e confrontata la composizione e la funzionalità metabolica della componente batterica intestinale/fecale di 6 esemplari di merluzzo nordico.

Conclusioni
Il quadro compositivo e funzionale del microbioma intestinale dei merluzzi qui delineato offre utili spunti per ulteriori studi e una possibile commercializzazione di nuovi prodotti, ad esempio enzimi digestivi.

I batteri maggiormente presenti nel microbioma intestinale del merluzzo nordico appartengono al genere Photobacterium, famiglia Vibrionaceae. Dal punto di vista funzionale, il metabolismo proteico e quello dei carboidrati risultano, nel complesso, tra i più attivi. È quanto conclude lo studio coordinato da Typhaine Le Doujet della UiT The Artic University of Norway, di recente pubblicazione su Microbiome.

Sono molte le popolazioni di merluzzo che abitano l’oceano atlantico (Gadus morhua), diverse per dimensioni, habitat, ciclo di migrazione e dieta. Quella del merluzzo nordico migratore è la principale. Vive per la maggior parte del tempo tra il mare di Barents e l’arcipelago Svaldard, entrambi luoghi del Mar Glaciale Artico, spostandosi verso la Norvegia alla fine del mese di gennaio. Non essendo solo un’importante risorsa alimentare ed economica per l’uomo, ma avendo anche un impatto ecologico e culturale notevole, è necessaria una maggiore conoscenza degli aspetti legati alla sua salute, microbioma compreso.

A tal proposito, i ricercatori norvegesi hanno caratterizzato e confrontato il profilo batterico e funzionale del microbioma intestinale di 20 esemplari di merluzzo nordico integrando, per la prima volta, un approccio metagenomico a uno metaproteomico. Qui di seguito i risultati ottenuti dai campioni di sei esemplari. I restanti sono stati esclusi in quanto non rispettavano i criteri minimi per una corretta analisi.

Composizione del microbioma del merluzzo

L’analisi del microbioma è iniziata con la sua caratterizzazione compositiva e strutturale, facendo emergere che, in media:

• il 52% delle sequenze identificate appartengono a batteri della famiglia Vibrionaceae, seguita da Shewanellaceae, Flavobacteriaceae, Moritellaceae, Porphyromonadaceae e Fusobacteriaceae (0,6%, 0,4%, 0,3%, 0,3% e 0,2% rispettivamente)
• sono 268 le famiglie registrate per campione con variazione (non chiara) dall’11% all’80% di quelle non classificabili
• il 91% dei generi identificati rientra nella famiglia Vibrionaceae, di cui Photobacterium per il 78%   
• la famiglia Vibrionaceae copre l’84,8% del core batterico, il 14,9% è rappresentato da altri microorganismi, solo lo 0,3% da Archea

Una volta profilata la struttura batterica generale, i ricercatori hanno voluto eseguire una classificazione più accurata integrando dati di metagenomica e genomica (“binning” da cui “bins” per i suoi risultati).

Tra tutti i campioni sono stati identificati 25 bins. Nel dettaglio:

• batteri del genere Photobacterium (P. phosphoreum in particolare) sono risultati i più abbondanti in ogni campione come preventivato. Di contro, i bins meno espressi sono correlati a batteri appartenenti al genere Aliivibrio
• anche ceppi legati al clade P. phosphoreum hanno mostrato una buona espressione in termini di bins. Tra questi, Photobacterium iliopiscarium (MBRG-35_bin1 12.3%, MBRG-44_bin1 75.4%, MBRG-30_bin1 91.6%, MBRG-38_bin1 80.1%) e Photobacterium carnosum (MBRG-29_bin1 63.7%)
• molto inferiore l’espressione delle specie correlate al genere Aliivibrio ossia A. salmonicida (MBRG-29_bin5 3.3%) e A. wodanis (MBRG-35_bin5 0.5%)

Profilo funzionale del microbioma

Dall’analisi funzionale del microbioma batterico si è visto che:

• “carboidrati” (11,7%), “amminoacidi e derivati” (8,6%), “metabolismo proteico” (8%), “cofattori, vitamine, gruppi prostetici e pigmenti” (7,1%) e “metabolismo del DNA” (6,9%) sono le classi maggiormente espresse dal core batterico totale
• rispetto ai restanti ceppi, i genomi correlati al genere Photobacterium hanno dimostrato maggiore presenza di geni coinvolti nella produzione di “cofattori, vitamine, gruppi prostetici e pigmenti”, più scarsa di quelli relativi ai carboidrati
• considerando poi il proteoma analizzato con spettrometria di massa, la via metabolica delle proteine in Photobacterium ha mostrato valori 3 volte superiori rispetto a quanto osservato dal genoma, dato probabilmente sovrastimato per la grande disparità di informazioni disponibili.

Questo studio rappresenta quindi la prima indagine integrata sul microbioma intestinale del merluzzo nordico. Trattandosi di dati preliminari, saranno necessari ulteriori approfondimenti utili non solo a conoscere meglio questa specie, così importante per l’uomo, ma anche a fornire indicazioni utili per la scoperta di nuovi attori metabolici da commercializzare, enzimi digestivi ad esempio.