Los investigadores y colegas del Centro para la Innovación del Microbioma (CMI) de UC San Diego en la costa este han cuantificado por primera vez la cantidad de bacterias en las entrañas de una amplia gama de especies de hormigas en la selva amazónica. Descubrieron que las hormigas principalmente herbívoras que viven en el dosel tienen órdenes de magnitud más de bacterias que las que viven en el suelo. El trabajo tiene implicaciones para la forma en que se realizan los estudios de microbiomas. Los autores publicaron el estudio el 27 de julio en Biología integrativa y comparada .

Cuando los entomólogos tropicales comenzaron a realizar estudios sistemáticos de la biomasa de artrópodos en las copas de los árboles, se sorprendieron al descubrir que las hormigas constituían la mayor parte. El problema se centró en una aparente inversión de la clásica pirámide de biomasa del ecosistema terrestre:se suponía que las hormigas eran depredadoras, sin embargo, superaban a sus presas potenciales.

Esta "paradoja" de la biomasa se resolvió en parte en 2003 cuando los científicos encontraron evidencia de que la mayoría de las hormigas que viven en el dosel de la selva son herbívoros que se alimentan de líquidos derivados de plantas como la savia y el néctar, pero eso presentaba otro dilema:nitrógeno, un nutriente biológico necesario, está limitado en estos recursos. ¿Cómo adquieren estas hormigas herbívoras del dosel suficiente nitrógeno para hacer crecer sus colonias?

"Se sabe que los insectos con dietas desequilibradas en nutrientes con frecuencia dependen de simbiosis bacterianas para complementar sus demandas nutricionales, "dijo Jon Sanders, el autor principal del artículo y postdoctorado en el laboratorio del director de la facultad de CMI, Rob Knight, que se encuentra en la Facultad de Medicina de UC San Diego. De hecho, La bacteria Blochmannia de la hormiga carpintera se encontraba entre las primeras bacterias que se descubrió que tenían una relación simbiótica con su huésped. y parecen desempeñar un papel en la mejora o el reciclaje de nitrógeno, Dijo Sanders.

"100 años después de este descubrimiento, Se encontró que bacterias extracelulares especializadas habitan en las tripas morfológicamente elaboradas del género arbóreo del nuevo mundo Cephalotes - nombre común 'hormigas tortuga', también recientemente se hizo famoso por sus habilidades de deslizamiento, "dijo Sanders, quien publicó un artículo sobre la evolución de estas bacterias en 2014. "Sabemos que están ahí, ese concepto no es nuevo".

Pero lo nuevo es la forma en que se llevó a cabo este estudio, utilizando métodos cuantitativos, en lugar de cualitativo, métodos para comprender cuántos de ellos hay, y el significado biológico de su presencia.

Las técnicas de secuenciación actuales casi siempre comienzan con un paso de amplificación en el que el ADN molde original se copia muchas veces. Las bibliotecas resultantes casi no retienen información sobre la cantidad de bacterias que estaban presentes al principio.

"El paso de amplificación puede estar sujeto a contaminación, especialmente para muestras como las hormigas que tienen concentraciones de ADN inicial muy bajas, "dijo Sanders." Incluso en ausencia de contaminación, Es probable que las implicaciones biológicas de las comunidades bacterianas de muy baja densidad sean sustancialmente diferentes de las de los simbiontes muy abundantes. Sin información adicional sobre abundancia absoluta, puede ser difícil sacar conclusiones biológicas significativas de la diversidad ".

Sanders y su equipo utilizaron dos métodos independientes:PCR cuantitativa (qPCR) y microscopía de fluorescencia, lo que implicó llevar un microscopio de 60 libras a través del Amazonas, para evaluar la abundancia absoluta de células bacterianas.

Lo que encontraron fue sorprendente:las hormigas herbívoras que viven en el dosel tienen de tres a cuatro órdenes de magnitud más de bacterias en sus intestinos que las hormigas terrestres.

Escalado al tamaño humano, eso es aproximadamente del tamaño de una botella de refresco de dos litros. Relativamente, Las hormigas que viven en el suelo contienen suficientes bacterias para igualar el tamaño de un grano de café tostado.

"Esto indica que juegan un papel importante, ", dijo Sanders." Presumiblemente tiene que ver con el mantenimiento de grandes flujos de nutrientes ".

Extrañamente, sin embargo, los investigadores no vieron las mismas bacterias presentes en todos los géneros herbívoros, entonces, ¿por qué las hormigas que viven en el dosel necesitan tantas bacterias en sus intestinos? y ¿por qué no parece importar cuáles? ¿Y cómo surgieron esas relaciones? La ciencia lo dirá dice Sanders.

"Normalmente pensamos en un microbioma como algo que tiene un animal, ", dijo Sanders." Pero creo que estamos aprendiendo que lo que significa tener un microbioma es categóricamente diferente entre los animales, y que los datos de abundancia absoluta son necesarios para comprender su significado biológico ".