Co-speciazione tra flora intestinale e ominidi

Uno studio dimostra che la filogenesi della nostra flora intestinale ricalca quella degli ominidi, ospiti di questi batteri. Si sono evoluti con noi, e si sono diversificati proprio in concomitanza della separazione delle linee evolutive delle grandi scimmie africane e dell’uomo

La nostra flora intestinale discende da gruppi di batteri che hanno attraversato eventi di speciazione paralleli alle ramificazioni delle linee evolutive di gorilla, scimpanzé, bonobo e uomo.

Il mutualismo è un rapporto di simbiosi estremamente diffuso in natura e che porta vantaggi ad ambo le specie coinvolte. Uno dei più noti e più vicini esempi è sicuramente la stretta associazione tra gli esseri umani e la moltitudine di microorganismi che vive nel nostro tratto digerente. Questi microorganismi sono in grado di contribuire alla regolazione della nostra fisiologia e del nostro metabolismo, e sono anche fondamentali nell’impedire ad altri potenzialmente patogeni di attecchire. Il nostro microbiota intestinale è composto anche da archea e funghi, ma soprattutto da batteri che appartengono ad alcuni grandi gruppi, come le famiglie Bifidobacteriaceae, Bacteroidaceae e Lachnospiraceae.

La composizione e l’abbondanza relativa di questo microbiota sono dovute ad una serie di fattori che dipendono dalle caratteristiche genetiche dell’ospite, dalla sua dieta, dalla sua distribuzione geografica, ed anche dalla sua storia evolutiva. Ma cosa sappiamo della sua origine? Da dove viene? E quando questi microorganismi hanno cominciato a vivere con noi?

I risultati di uno studio pubblicato su Science e condotto da un equipe internazionale, coordinato da Howard Ochman dell’Università del Texas, fanno luce sulla storia evolutiva del nostro microbioma intestinale. Gli alberi filogenetici costruiti con sequenze di DNA batterico estratto da campioni fecali di uomo, scimpanzé (Pan troglodytes), bonobo (Pan paniscus) e gorilla (Gorilla gorilla) indicano che alcune delle principali famiglie di batteri che abitano nell’intestino di questi moderni ominidi si sono diversificate in coincidenza degli eventi di speciazione della storia di questi primati.

La filogenesi della famiglia Bifidobacteriacea, ad esempio, rispecchia straordinariamente quella delle specie ospiti. Questi batteri si sono separati in specie differenti proprio quando i rispettivi ospiti ominidi imboccavano strade evolutive diverse, cioè quando la linea evolutiva dei gorilla si è staccata da quella degli altri ominidi, quando la nostra si è separata da quella di scimpanzé e bonobo, e quando infine si sono originate queste due specie.

Anche la storia della famiglia Bacteroidaceae ricalca quella degli ospiti ominidi, e nella fattispecie le ramificazioni dell’albero filogenetico di questi batteri coincidono con quelle di gorilla, scimpanzé e bonobo. In quest’ultimo caso, però, batteri appartenenti a questa famiglia e strettamente imparentati con quelli degli altri primati sono andati perduti negli esseri umani, un risultato coerente con quelli di uno studio precedente che ha dimostrato come, rispetto alle grandi scimmie africane, il nostro sia un microbiota meno ricco e diversificato.

I rappresentati della famiglia Lachnospiracea, invece, mostrano una storia evolutiva completamente diversa, che non segue quella dei primati. Questo suggerisce come il microbiota intestinale di queste specie sia composto sia da batteri che hanno seguito “fedelmente” gli eventi di speciazione dei propri ospiti, che da altri i quali, invece, si sono diversificati indipendentemente dalla filogenesi degli ominidi. 

Sorprendentemente, non solo la filogenesi di dei nostri batteri intestinali risulta speculare a quella degli ominidi, ma anche la datazione di questi eventi di diversificazione coincide con alcune delle stime riguardo la storia evolutiva degli ominidi, ricostruita attraverso evidenze fossili e genetiche.

In definitiva, la diversificazione parallela tra ominidi e batteri intestinali dimostra che questa relazione simbiontica nacque almeno nell’antenato comune di tutte le grandi scimmie africane (uomo compreso), per poi resistere nel tempo fino ad oggi, formando un rapporto di interdipendenza duraturo, vantaggioso e letteralmente viscerale.


Referenza:

Andrew H. Moeller, Alejandro Caro-Quintero, Deus Mjungu, Alexander V. Georgiev, Elizabeth V. Lonsdorf, Martin N. Muller, Anne E. Pusey, Martine Peeters, Beatrice H. Hahn, Howard Ochman. Cospeciation of gut microbiota with hominidsScience, 2016 DOI:10.1126/science.aaf3951

Immagine: Martyn Colbeck & Bill Wallauer