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Apr 07, 2023

Os níveis atuais de poluição por microplásticos afetam os microbiomas intestinais de aves marinhas selvagens

Natureza Ecologia e Evolução

Nature Ecology & Evolution volume 7, páginas 698–706 (2023)Citar este artigo

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Os microplásticos contaminam ambientes em todo o mundo e são ingeridos por inúmeras espécies, cuja saúde é afetada de múltiplas formas. Uma dimensão chave da saúde que pode ser afetada é o microbioma intestinal, mas esses efeitos são relativamente inexplorados. Aqui, investigamos se os microplásticos estão associados a alterações nos microbiomas proventricular e cloacal em duas espécies de aves marinhas que ingerem cronicamente microplásticos: fulmars do norte e cagarros. A quantidade de microplásticos no intestino foi significativamente correlacionada com a diversidade e composição microbiana intestinal: os microplásticos foram associados a reduções na microbiota comensal e aumento de patógenos (zoonóticos) e micróbios resistentes a antibióticos e degradadores de plástico. Esses resultados ilustram que concentrações e misturas de microplásticos ambientalmente relevantes estão associadas a mudanças nos microbiomas intestinais de aves marinhas selvagens.

Os microplásticos representam uma ameaça emergente à vida selvagem e à saúde humana1,2. Essas pequenas partículas de plástico (<5 mm) contaminam corpos d'água, solos e o ar1,3. A onipresença de microplásticos tem fomentado uma ampla pesquisa com o objetivo de determinar potenciais efeitos negativos na saúde de animais expostos, incluindo humanos1,3. A pesquisa demonstrou que os microplásticos podem afetar negativamente os animais e sua saúde3. Apesar deste trabalho, nossa compreensão dos efeitos da ingestão de microplástico nas comunidades do microbioma intestinal é pobre.

O microbioma é a coleção de micróbios em uma determinada área do corpo que formou uma relação simbiótica evolutiva com sua espécie hospedeira4. Assim, os microbiomas são essenciais para hospedar nutrição, fisiologia, função imunológica, desenvolvimento e até mesmo comportamento, e muitas doenças têm sido associadas a microbiomas intestinais alterados5. Os microbiomas podem mudar na diversidade taxonômica e funcional em animais submetidos a estressores antropogênicos, como a poluição ambiental6,7. Nessa linha, estudos de laboratório revelaram que os microplásticos podem causar alterações nos microbiomas intestinais com implicações negativas para a saúde8,9,10. Como um campo em sua infância, no entanto, os efeitos dos microplásticos em populações selvagens ainda são desconhecidos. Considerando que se espera que os níveis de poluição microplástica aumentem e se acumulem com o tempo11, é imperativo entender como a saúde da vida selvagem, refletida pelo microbioma intestinal, é afetada.

Neste artigo, estudamos a resposta microbiana intestinal a vários graus de ingestão de microplásticos, quantificada por contagem e pesagem de microplásticos, em duas espécies diferentes de aves marinhas: cagarros (Calonectris borealis), n = 58 indivíduos, recolhidos no arquipélago dos Açores em Portugal e fulmars do norte (Fulmarus glacialis), n = 27 indivíduos, coletados em Baffin Bay, Canadá. Suas distribuições abrangem ambos os hemisférios (Dados Estendidos Fig. 1). Ambas as espécies ingerem detritos plásticos e, em particular, o fulmar é considerado um bioindicador de plásticos12,13,14,15. Ao estender o foco apenas do microbioma intestinal (que em aves geralmente é determinado pela amostragem da cloaca) para incluir também o microbioma do proventrículo, buscamos determinar se a ingestão de microplásticos traz consequências semelhantes nos microbiomas do trato gastrointestinal (GIT ) à medida que progride ao longo do trato digestivo. Usando o sequenciamento do gene do RNA ribossômico 16S, descobrimos que os filos mais abundantes em todo o conjunto de dados foram Proteobacteria (49,9%), Firmicutes (33,1%), Actinobacteriota (6,2%), Fusobacteriota (4,2%) e Bacteroidota (3,7%). . 2), que representaram mais de 97% das 4.602.578 leituras.

Usando modelos lineares mistos e contabilizando outras variáveis ​​biológicas e experimentais (Resultados Suplementares), testamos se a diversidade alfa microbiana (número observado de variantes de sequência amplicon (ASVs), índice de Shannon, diversidade filogenética (PD) de Faith e métrica H de Allen) de proventricular e os microbiomas cloacais nas duas espécies foram associados aos microplásticos (contagens e massa; Resultados Suplementares) e, ao incluir termos de interação, se os efeitos dos microplásticos foram semelhantes entre as espécies de aves marinhas e em todo o GIT. Para todas as métricas de diversidade alfa, a contagem de microplástico foi significativamente correlacionada positivamente com a diversidade alfa microbiana no proventrículo (número observado de ASVs: β = 0,67, t81 = 2,96, P = 0,004; índice de Shannon: β = 0,27, t81 = 2,85, P = 0,006; PD de Faith: β = 1,68, t81 = 3,46, P < 0,001; Métrica H de Allen: β = 0,07, t81 = 2,73, P = 0,007; Fig. 1, Dados Estendidos Fig. 3 e Tabela Suplementar 1). Essas associações foram significativamente maiores no proventrículo do que na cloaca (número observado de ASVs: P = 0,011; DP de Faith: P = 0,001; com tendência para índice de Shannon: P = 0,084 e métrica H de Allen: P = 0,089), onde isso o efeito foi próximo de zero (número observado de ASVs: β = 0,01; índice de Shannon: β = 0,08; PD de Faith: β = −0,06; métrica H de Allen: β = 0,02).